礦山水文地質勘查技術應用分析

李巖濤，安成龍，張瑞鵬

（山東省地礦局八〇一水文地質工程地質大隊（山東省地礦工程勘察院），山東 濟南 250014）

礦山水文地質勘查是開發礦山需要面臨最重要的一個環節，需要引起相關部門及領導人的重視。由于工程長期處于礦山深處等特殊地理區域內，具有一定的復雜性，導致正常勘查的過程極易發生透水等安全事故，給勘查工作的開展增加風險因素。為促進地質勘查在國內的快速發展，需要更先進的勘查技術來作為支撐，確保整個工作開展期間的安全系數得到實質性的提升。而綜合物探技術的出現，徹底扭轉現代勘查技術的進展，不僅顯著降低勘查的難度，還提升了勘查工作完成的效率。

1 礦山水文地質勘查工作的主要內容

1.1 勘查項目所在地的自然地理因素

在進行礦山水文地質勘查的工作中，由于經常會受到自然地理方面因素的影響，因此，需要工作人員在前期準備工作中，增加對項目所在地的自然地理條件進行勘查，這項工作的完成，已成為勘查任務中最基礎也是最核心的部分。進行自然地理勘查時，需由外在的地形地貌與內在的地質水文兩者內容的合成，其中地形地貌是在工程所在地周邊，一定范圍內的平原和水系等各項因素的勘查，根據勘查得到的數據來判斷當前地形的開闊度、地貌已受腐蝕的程度等。而地質水文勘查則是會對工程所在地周邊的氣候特點、環境的變化、降水量等情況進行勘查。

1.2 勘查項目的地下水位

在礦山工程的實施過程中，會因為地下水的變化，而受到一定程度的影響，例如當地下水位下降后，會導致地基的下沉、地質邊角出現失穩的現象等，因此勘查項目中，必須增加對工程所在地較大范圍內地下水位變化的監控，時刻把握近五年地下水位的各項準確數據，如最低水位達到多少，最好水位達到多少，以及季節氣候的變化特點等。

1.3 考察項目的含水層與隔水層

圖1 礦山地質含水層結構

在進行工程所在地含水層與隔水層的勘查環節，需要進行以下幾個環節的勘查內容，其中包括：勘查出項目所在地地下水的類型以及實際的流向；含水層大致的分布區域及特點，并且涉及到含水層的深度與厚度；含水層與隔水層水位變化的走向。

2 綜合物探技術的意義

綜合物探技術是以物理學中力、聲、光、熱、電、磁等理論為研究的基礎，其中包含了多個領域的學科知識，如地質學、物理學、數學等，將綜合物探技術運用于礦山，水文，地質勘查工作，是一項可以起到快速、全面、準確提升工作效率的作用，因此，綜合物探技術是當前我國礦山水文地質勘查工作中一項非常重要的應用。為進一步推廣礦山水文地質勘查工作技術的不斷發展，體現出該技術在礦山水文地質勘查工作中的實用價值，需不斷提升綜合物探技術運用的熟練程度，隨著該技術的發展，以不斷拓展于各個領域的應用，使得對各項地質探測的發展起到了舉足輕重的作用。

充分利用綜合物探的核心技術，不僅可以大量收集礦山項目所在地區的環境參數，還可以對不同深度地形數據進行有效的測量，從而對深度的測試和探索具有更大的性能。其次，在實際應用中，綜合物探技術可以很好地適應礦山各種各樣的地理形勢，技術的實際應用會受到形勢因素對其進行的影響很小。另外，綜合物探技術還存在著各項優點，即操作簡便，使用周期短，設備使用費用低等，保證了綜合物探技術在各個礦山水文地質勘測活動中發揮著重要的應用價值，從而提高礦山水文地質勘測的經濟效益。

3 礦山水文地質勘測中綜合物檢技術的實用效果

3.1 地震檢測技術

在綜合物探技術的廣泛應用中，其中地震檢測技術是對項目所在地進行地質勘查最常用的一項技術。它主要應用于以下三個方面，即野外收集資料、資料的處理以及資料的分析。首先進行野外收集資料的應用，主要是幫助相關工作人員通過人工其發出的震波而形成地震波，地震波逐漸向地下傳播，碰到地下不同層級而產生不同的反射和折射的效果，分析了礦山水文地質參數。在進行地震勘查技術所獲數據的資料分析中，主要是通過對該區域所獲及地下各層級反映出的實際效果進行進一步的分析，當人工地震波傳送出去后，通過破綜機收集數據并進行數據之間的對比分析，從各個層級反射波的強度，連續性等各個方面綜合考察該地質的特征。因此地震勘探技術在實際開展礦山水文地質勘查工作中得到最為廣泛的應用，在應用前期，需綜合考慮礦區周邊實際的地質情況，并對各個區域資料進行全面勘探，并根據相關技術對礦山地質勘探進行合理的勘探。其次，要選擇合適的檢波器。一般的條件是選擇4個規格相同的檢波器，并以兩申兩并的使用方法進行。此外，為了確保數據觀測系統能更高效地接受到操作數據的反饋，將接收道間隔5m，使炮與炮之間保持10m的距離。另外，在地震勘查分析技術中，采用了一種非對稱的微發方法，一般與不同測量區選取不同的微發方法，而通常采用井炮震源激發和可控地震源微發兩種方法。

3.2 瞬變電磁技術

圖2 瞬變電磁綜合物探技術

瞬變電磁法是綜合物探技術中的一種重要方式，可以將城電磁方法看作是時間城電磁方法。瞬變電磁技術的基本原則是將不接地回線或接地導線作為場源，并考慮到內部的脈沖電流，以實現斯測對象，通過改變測量時間，對二次場的變化所產生的各種結果進行觀察與分析，從而得到測量地質。與其他勘測技術相比，瞬變電磁技術具有較強的分層性和較好的穿透性，并且可以同時進行測定和探測剖面，從而大大增強礦山水文地質勘探精度和工作效率。瞬變電磁技術在礦山水文地質勘查中得到了廣泛的應用，其原因是礦井田地質結構的電阻率與周邊介質電阻率有一定的差別，通常情況下，水斷層的電阻率很低，寒武系巖層的電阻率一般比其他巖層高。瞬變電磁技術在實際應用中首先對礦井區設立的數量的主測線、地震勘測線和加密線進行測試，其中一些線能與地震勘測線相一致。其次，在勘查工作真正開始前，必須對所使用的設備和儀器進行實驗和試驗，以保證和改進測量精度。

3.3 探索地雷法技術

探地雷達是一種有效的檢測地下，是一種沒有破壞的檢測技術。與其它地質探測技術相比，探索力雷法技術有著自身獨特的優點，例如，他相較于其他技術，有更迅速的探測速度，不僅如此，在整個探測的過程中，可以保證探測效果有連鎖性且具有極高的分辨率，操作方便靈活，成本低，是當前工程勘領城中常用的一種檢測技術。探地宙法具有很高的技術自動化性，可以較好地分析地質參數的條件，改善其核心運行的核心效率，并能較好地適應不同勘探環境的要求。根據探地雷達技術的優勢，采用礦山水文地質勘查技術，可以較好地進行斷層、采空區等地質狀況分析，以提高礦井采安等礦山水文地質狀況的安全性。

3.4 礦井直流電技術

在地質勘探技術中，還存在著一種技術為礦井直流電技術，該技術可以有效的保障探測的精度。在礦產行業規模不斷擴大和深入的背景下，礦山的開發區域地質條件越來越復雜，如仍停留于傳統的探測技術，將無法實現有效準確的地質勘測。因此，需在勘測技術方面不斷的深入研究，挖掘出更科學高效的探測方法。而礦井直流電技術是一種全空間電法勘查的一項重要技術，它主要是作用于對礦產范圍內巖石的物理反應進行分析，可高效地完成較復雜區域的礦山，水文，地質勘測工作。

3.5 電流滲透方法

利用電流透視技術可以全檢測地質結構，并能夠銷對一定的巖石內部地質結構和含水狀況進行檢測。這樣，這種做法可以有效地補償在使用電流方法進行檢測時不會對一些巖石內部的狀況進行全面的檢測。在利用電流透視法進行勘查時，還必須著重探討電流的變化，并根據實際電場的改變，對地質結構進行定量地分析。在實際勘查中應用該方法時，尤其要注意外部磁場，以避免其對測量電場的干擾。如果受到外磁場的影響，會使自然的磁場發生波動，導致感應電流發生變化，從而導致電磁場發生變化，使真實的電場分布圖像變得清晰，進而影響到后續圖像和數據的分析。

3.6 瑞利波法

此種方法可以對實際所需要的地質狀況進行全面的檢測。拆卸地說，它的工作機制是通過瑞利波的衰戒來檢測巖石的破裂。然后，在巖石內，利用瑞利波的傳播速率和衰減狀況，確定了雷判的位置。如果具體地說，瑞利波的傳播速率下降或者頻率顯著降低，那么該結構中有一定的斷層。同時，可以根據頻宰衰減的情況，判定斷層的大小和幅度。

3.7 無線電波法

無線電波法的工作原理是把高頻率電磁波送至地下，通過對電磁波的實際衰減狀況的實時分析，可以得到探測的結果。在高頻率電壁波處于過巖石層時，會有一部分會被巖石磁場吸收，造成電磁波的衰減。與斷層相比，普通的巖層電阻業績相比，電磁波在很小的范圍內出現巨大衰減。因此，在進行礦山水文地質勘查時，可以與電感波的衰減狀況相結合，判定巖石的斷層狀況。如果有現實的斷層，則需要采用電腦方法來處理和計算屯磁波的衰減曲線。但是這種方法的實際計算所得的位置只能在斷裂的位置上大致地確定下來，其結果精度不高。

3.8 井下的三維電方法

井下的三維電方法主要是通過電力電廠的原理來完成，利用其較高的精確度來檢測煤炭周圍存在的低阻富水區。在具體的操作中，工作人員需展示高密度電法計的探測方法，可以對具體施工的周邊進行全面的檢測。根據檢測得來的數據開展實時計算，從而得出作業底板的電阻值。例如在規定的礦山進行實際勘查中，采用100m的探測帶來完成高密度檢測，并與區域條件相符的視電阻率分布的三維資料，了解到地質法與真實的檢測結果有很大的距離，因此，檢測結果還需要改善。所以，在后期操作中，需要對數學模型進行再構造，并可根據實際情況進行適當的綜合性進行調整，以保證礦井的安全。

4 礦山水文地質勘查運用綜合物探技術時需注意的問題

4.1 熟練把握關于綜合物探技術的應用原則

綜合物探技術在礦山工程中開展水文地質勘查工作時，發揮出了絕對的優勢和作用來，幫助勘查工作開展更加高效、順利，同時也降低了因地質的復雜性而帶來的較高危險系數。但在具體技術應用中，還需遵守一定的應用原則，確保綜合物探技術的真實效果。首先需遵守的是綜合物探技術在應用中的由簡直難的原則，落實到具體環節也是在勘查環節，獲取項目所在地的各項信息時，需從點至線，再從線至面的步驟，保證獲取到更全面、更系統的信息。將獲取到的信息，準確、完整地記錄和保存起來，并在后期根據勘查的實際情況所需，有針對性地提供技術參數。另外，在正式啟動礦山水文地質勘測工作前需要了解所勘測地區的全面地質情況，包括地區巖層及地質的特點等，然后根據已獲取的準確信息，選擇合適該項目區域的勘探技術，從而保證信息收集的有效性。其中還需根據對數據的分析進行科學的預測，保證整個勘測環節的進行具有實際意義。

4.2 運用綜合物探技術是對物探措施的選擇及方法的綜合運用

在運用綜合物探技術完成礦山，水文地質勘查工程的過程中，進行物探措施的選擇也是其中的關鍵環節。采用綜合物探技術是為了保證礦泉水問題勘查工作得到有效地開展，因此，需要結合礦山所處地域的實際地質條件，進行合適有效的勘探技術的選擇，綜合多項勘測技術及方法的應用分析，選擇出最適合當地地質特點的探測措施，從而將其綜合應用獲得更準確可靠的數據。由于礦山水文地質所處地理位置十分復雜，因此，單一的勘測技術無法完成，需結合多種綜合物探技術來輔助完成勘查工作的開展，合理運用多項綜合物探技術，也是勘查中非常重要的技術要求。就現目前的技術水平來看，在傳統的勘探技術應用中，增加地震法和可控因原大地電磁法，可以更好地激發綜合物探技術的優勢，提高勘測的敏銳度和精確度。總體來說，在進行綜合物探技術組合的選擇中，首先要依據礦山水文地質的實際地理條件，反映出對勘測最真實的要求，從而更好地落實地質勘查技術的運作。

5 結語

綜上所述，水文地質勘查是礦山工程非常具有實際應用價值的部分，而其中綜合物探技術發揮了極其重要的作用。為全面提高整體礦山水文地質勘查的工作進度，結合項目所處地理位置的各項特點，選擇出最適用的綜合物探技術，以此來切實提高勘查工作完成的效率與質量，大幅度的降低因地理位置的復雜性而發生安全事故的概率，從而確保整體勘查工作的順利開展。