綜合物探技術在礦山水文地質勘探中的應用思考

冉鵬舉

（內蒙古第二水文地質工程地質勘查有限責任公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000）

綜合物探技術作為物探技術的綜合利用方式，能夠給通過電法﹑振法以及磁法等手段，實現對地理狀況的勘測，幫助工作人員明晰當地的環境，目前已經廣泛運用于各個環節。在現階段社會的發展過程中，城市化進程的加快以及工業化的發展都需要礦產資源的支撐，所以礦山開采就成為現階段社會發展的重點。然而礦山地質一般較為復雜，諸多自然因素都會在一定程度上影響礦山的開采，所以現階段礦山開采環節還需要對當地的水文地質進行勘探，避免水文狀況對開采作業造成影響。而綜合物探作為針對地質進行勘察的手段，能夠針對礦山周邊的地質進行詳細的調查，從而明晰礦山周邊的地質狀況，為后續礦山的開采提供資料，就要求礦山工作人員加強對綜合物探的重視，將其運用到礦山水文地質勘察中。

1 綜合物探技術與水文地質勘察概述

綜合物探技術簡稱綜合物探，是針對特定的勘探對象和勘探任務，為達到最佳勘探效果，采用的地球物理方法的組合。它可以有效地降低單一地球物理勘探方法在解釋方面存在的多解性問題，提高地球物理勘探解釋的可靠性。物探也稱地球物理勘探，是以巖石﹑礦石（或地層）與圍巖的物理性質差密度﹑磁化性質﹑導電性﹑放射性差異為基礎，對地球的各種物理場分布及其變化進行觀測的手段。并在此基礎上為探測資源提供重要依據[1]。該方式兼具有勘探與試驗兩種功能，具有成本低﹑效率高空間廣等多方面的優勢。

水文地質勘探則是指為查明一個地區的水文地質條件而進行的水文地質調查研究工作。主要用來掌握地下水和地表水的成因﹑分布及其運動規律。在礦山開采環節，部分地區需要深入地下和山體中進行開采作業，就很容易受到水文狀況的影響，所以在實際的發展過程中，就需要通過水文地質勘探調查研究地下水情況，查明地下水的埋藏條件和侵蝕性，判定地下水在建筑物施工和使用階段可能產生的變化及影響，并提出防治建議，這樣才能為礦山的開采作業提供足夠的資料。

圖1 綜合物探技術施工現場

2 綜合物探技術的優勢

2.1 適用范圍廣

在利用綜合物探技術進行礦區水文地質勘察的過程中，綜合物探技術具有明顯的優勢，主要優勢之一就是綜合物探技術具有明顯的適用性。綜合物探技術是在物探技術基礎上出現的技術集成，能夠利用電法﹑磁法以及振法等多種手段對當地的地質進行測量，這樣一來，相關工作人員就能夠結合礦區周邊的地形地質狀況，合理地選擇科學的探測技術，因地制宜的對礦區水文地質狀況進行檢查。所以在實際的礦區環境監測中，綜合物探法既能探查深度在幾米之內的環境地質，也能夠適應上百米的地質勘察，適用范圍較為廣泛，而且施工周期較短，成本較低。

2.2 保證勘察的質量

礦山水文地質勘察在實際的發展過程中，需要面對各種各樣的地形地質，就需要工作人員在勘察環節花費大量的功夫，并且很容易出現各種失誤，影響水文地質勘察的結果，造成礦山開采方面的難題。通過綜合物探技術的運用，該技術一方面結合礦山的實際情況選擇勘探技術，就能夠在實際的發展過程中選擇較為合理技術，避免技術和環境不適應造成的數據問題。另一方面，綜合物探技術中的一些技術具有更高的準確性和精度，因而對那些對精準度有著更高要求的勘探單位來說，能夠獲得更為理想的探測結果，滿足其在物探方面的特殊需要。所以運用綜合物探技術進行礦山水文地質勘察，就能夠在很大程度上保證勘察的質量。

2.3 加快勘察效率

礦山作為為社會提供礦產資源的場地，一般規模較大，而且涉及面較為廣泛，所以在礦山開采環節，針對水文地質狀況的勘察也就涉及多個層面，需要工作人員經過長時間的檢測才能得出具體參數。然而礦山開采對于施工周期有要求，傳統的技術就很容易出現延誤工期的狀況，影響礦山開采作業的順利進行。通過綜合物探技術的運用，礦山的工作人員就能夠快速完成勘探任務，并且不需要較大的施工場地，具有簡便易行的特點，這樣就在很大程度上加快了水文地質狀況的勘察效率，為后續施工的按時進行提供時間上的保障。此外，由于綜合物探技術還具有質量方面的優勢，規避了勘探環節可能出現的故障，也就對勘探的流程進行了規范，一定程度上保證了施工進度。

圖2 水文地質勘探

3 綜合物探法的主要原理以及方法

3.1 綜合物探法進行水文地質勘察的原理

要想充分發揮綜合物探法的優勢，礦山工作人員就需要對綜合物探法的工作原理進行了解。首先是反射測量原理，這種方法通過波的反射收集反射信息，然后對收集到的信息進行分析，從而得出數水文地質狀況。實際作業中，礦山開采區域均處于野外，地質勘探期間，為確保數據精確，必須采用反射測量方法，反射法包括連續剖面法以及共中心點法兩種。連續剖面法采用連續掃描的方法收集數據，完成對目標體地質情況的測量；共中心點法以目標區域內某點為中心，將發射與接收天線分開放置獲得有關目標體的數據。工作人員需要根據不同的環境選擇合適的方式；然后是折射測量，除卻反射法之外，折射也是勘探環節常見的技術，該手段要求以波的折射原理為依據，獲取煤礦采區的地質勘探數據[2]；然后是透射測量，在進行水文地質勘探的過程中，由于不同地區的地質構成存在差異，所以其對波的抵抗性質也存在差異。實際作業中，工作人員在安裝發射器之后獲取雷達波的曲線，就能夠通過透射的數據得到目標的勘探數據。而且根據觀測對象以及環境的不同，透射還分為剖面測量和層析成像兩種技術。

3.2 綜合物探法的手段

3.2.1 重力勘探法

重力勘探作為物探法的一種，是指利用組成地殼的各種巖體﹑礦體間的密度差異所引起的地表的重力加速度值的變化而進行地質勘探的一種方法。實際發展中，由于存在水文的區域和其他區域之間存在密度方面的差異，所以在實際的發展過程中借助重力儀和扭秤等精密的測量儀器，就能夠針對當地的重力異常進行分析，從而推算出當地的水文分布和狀況，方便后續作業的進行。

3.2.2 磁法勘探

自然界中的地質含有一定的磁場，而且不同的巖層和物質之間的磁場構成都不相同。這些磁場之間相互影響，就使得礦山周遭的磁場呈現出磁場的異常。實際作業中利用相關設備進行磁場的調查，就能夠根據磁場的不同特性推斷出當地的地質構成，從而勘探出當地的水文特征。該方式作為水文地質勘察中常見的一種技術，能夠針對地面﹑航空以及海洋等多方面進行測量，所以該方式就具有很強的普適性[3]。

3.2.3 地震勘探

地震勘探是指利用地震波進行勘察的技術，實際作業環節，工作人員在實際的發展過程中，利用人工激發的地震波在彈性不同的地層內傳播規律來勘探地下的地質情況。地震波作為波的一種，在不同的介質之間的傳播特性都不相同，相關人員就可以通過特定的涉筆對這些不同的波進行檢查，從而解決水文地質工程地質。

4 綜合物探技術在礦山水文地質勘探中的應用

在礦山水文地質勘察環節，綜合物探法能在保證勘探質量的同時加快勘探的效率，和那程度上推動現階段勘探事業的進步。然而由于水文地質以及綜合物探都具有很強的技術性，所以綜合物探在水文地質勘探環節的應用還存在一些制約，需要相關工作人員合理地進行融合。

4.1 應用在水災防治環節

在礦山開采環節，由于地下的地質狀況極為復雜，相關人員在開采環節很容易遇到地下水，從而影響礦產的開采。通過綜合物探技術的應用，相關人員就能夠對煤礦地質進行有效探測，并明晰礦區周遭的水文分布和狀況，有效地預防并治理水災害，從而提高煤礦開采的經濟效益和社會效益。實際作業中，綜合物探技術一方面可以探測各類礦井水文地質問題，如老窖積水區﹑含水層的富水性以及隱藏的導水通道等，這些礦區周邊的水文地質狀況會在很大程度上影響礦山開采作業的進行，嚴重者還會造成礦區事故，危機工作人員的生命安全。另一方面，綜合物探技術具有很強的精確性，其探測準確率超90%，利用瞬變電磁超前預測系統，還可以預測開采區域周遭150m左右的含水層構造，方便礦山人員提前進行規避。

4.2 相干體與方差體技術的使用

礦山水文地質勘察還可以借助相干體與方差體技術進行調查，該技術充分利用三維資料當中的所有CDP電信息，避免了傳統測量環節可能出現的斷層遺漏狀況。而且實際作業中，工作人員還可以利用數據切片及透視等方式對地下斷層進行分析，等時切片技術能夠顯示某一時刻三維數據體當中的所有地震信息，從而反映同一時刻不同地質層位的分布情況，相關人員就能夠利用這些信息建立起三維圖像，方便相關人員進行了解[4]。此外，相干體與方差體切片還具有很強的敏感性，工作人員就可以利用這一點，在相干體或是方差體的切片上來對斷層進行解釋。

4.3 應用于采礦區構件機理分析當中

礦區開采環節，針對水文地質狀況的調查一方面是為了規避水文對礦區開采造成很大的影響，保證開采作業的順利進行。一方面就是對突發性的水文狀況進行解決，避免因為水文造成的二次事故。比如進行礦山開采時，作業人員往往會遇到突水狀況，突水狀況不僅會阻礙礦山開采的順利進行，而且還可能會引起礦山安全事故。在此背景下，相關人員在實際的發展過程中就可以利用物探技術中的三維地震勘探法進行探測[5]。首先針對相關區域的表面水文狀況進行檢查，并分析抽水孔的數據，進一步增強水文勘探數據的準確性。然后工作人員再利用三維地震勘探方法對煤層頂板砂巖的含水層厚度和深度進行檢測，就能夠測算出礦區的分布，和之前測得的水文狀況進行結合，就能夠在此基礎上制定出科學合理的開采方案，避免突發性水文事故對礦山開采造成影響。

4.4 瞬變電磁法

該方法是現階段綜合物探法技術的重要組成部分，其原理是將沒有與地線形成連接的通電回路以及導線作為探測場源，然后通過刺激探測對象的方式，來形成二次電場，從而根據不同電磁程度的變化，來判斷地質水文情況的一種物探技術。通過這種技術，運用環節就能夠產生一個非常短暫的二次電場，工作人員需要抓住這個短時間內出現的二次電場，然后對其進行分析，從而得出礦山水文的實際分布。相較于其他方法來說，瞬變電磁法利用電磁波進行勘探作業，由于電磁波具有極強的穿透能力，能夠對礦山內部的情況進行準備的探查，所以該技術就更加便捷，而且信息的獲取更加準確和科學，已經成為現階段礦山水文地質勘探的常用技術。在使用該技術時，工作人員需要結合礦山的實際情況，選擇合適的位置將電磁儀布置，這樣才能方便對礦山內部存在的積水區以及采空區進行監測；然后是將放射線圈以及接收線圈放置在相同的位置上，且為了保證檢測質量，二者的距離需要保持在10m左右，然后將線圈面對需要探測的礦山。這樣一來，才能充分發揮瞬變電磁法的功能，保證水文勘探的質量[6]。

5 結語

在現階段的礦山開采環節，由于礦山的位置較為崎嶇，再加上地質狀況復雜，礦山開采環節就很容易受到水文狀況的影響，一定程度上制約礦山作業的質量。綜合物探作為針對地質進行探查的重要技術，能夠較為準確的檢測出礦山周邊的地質狀況，就成為水文地質勘探的主要手段。然而實際發展中，綜合物探法和水文地質勘探都具有很強的技術性，二者的結合還存在一些隱患，就需要工作人員加強對綜合物探法的重視，科學地將其應用到水文地質勘探中。