试析矿山地质灾害勘查中物探方法的应用

梁 奔，袁 胜

（江西省地质环境调查研究院，江西 南昌330096）

随着我国国民生产总值的不断增长，我国对能源需求量不断提升，其中，煤矿及一些金属矿山作为社会重要资源之一，保障矿物资源的合理利用与高效开采，满足社会对矿产的需求，刻不容缓。然而，与西方发达国家相比，我国的矿山勘查技术与设备相对落后，为矿山地质灾害的有效勘查带来较大难度，增大了矿山安全事故发生率，影响了矿山的开采效率[1]。基于此，加强物探法的应用势在必行。

1 矿山地质灾害的危害、常见种类与表现特点

（1）矿山地质灾害带来的危害。在开采过程中，若矿山发生地质灾害，将带来严重影响，并威胁工作人员的人身安全。具体来讲，矿山地质危害表现在以下几方面：其一，在采空区域，极易发生地面塌陷情况；其二，矿山经过大量开采之后，矿系地层遭到破坏，大量地下水渗入矿井中，为矿井以及矿山周围带来严重污染，为作业人员与周围群众健康带来威胁。

（2）地质灾害的常见类型。纵观我国发生的矿山地质灾害，可大致分为以下种类：泥石流，地面塌陷，山体滑坡，地面沉陷，水土流失等。一旦地质灾害发生，将严重破坏整个矿区，影响矿山后续开采，同时，也会为矿区周围群众的正常生活带啦威胁。对此，相关人员应重视矿区地质灾害，积极采用物探法对矿山地质灾害进行勘查，有效预防地质灾害的发生。

（3）矿山地质灾害的表现特点。通常，不同层度、不同种类的地质灾害，所表现的特点也不尽相同，主要体现在以下几点：其一，对于开采时间较长的矿山，矿井内部会产生不同程度的空洞，空气或坍塌物都能够填充空洞。因此，在真空区域，会产生较低电阻。其二，在一定程度上，地质灾害会破坏矿山的层次感与完整性，同时，在开采前后，矿区密度、弹性等也会发生明显变化，极易引发地质灾害事件。其三，在矿物开采过程中，采空区域处于段隙发展过程，在这一过程中，将聚集大量差异性较大的气体，导致矿山地质灾害。

2 物探方法在矿山地质灾害勘查中的主要特征

在利用物探法勘查矿山地质灾害时，地质灾害呈现出几种显著特征，为矿山地质灾害的确定提供了参考依据。常见地质灾害特征有以下三点：第一，在利用物探方式勘查矿山地质灾害时，相关人员主要是通过观察地下介质层的弹性，密度，放射性等物性的差异，探究地质灾害的发生机理，因为，通常情况下，地层呈现出一定的完整性、层次性，同一地层不同区域时，电性会出现明显差异，同时，在顶板、底板与矿层岩性结构作用下，地层会形成阻抗界面且具有较高稳定性。其二，因社会对矿产需求不断增大，矿山部分区域已经被采空，通常，采空区作为段隙发育的过程，极易聚集氡气。在物探方法应用中，通过氡气值域变化，勘查人员能够准确掌握采空区域大致范围，降低地质灾害的发生与影响。其三，在已经开发的矿层结构中，若空间结构出现连续性突破，一旦采空区域被空气或坍塌物填充，采空区域电阻率将明显升高。在勘查过程中，若发现电阻率增高现象，则可能存在采空区域或坍塌现象，以此降低矿山地质灾害的发生。由上述特征可见，物探方法在其中发挥了重要作用，使相关人员准确掌握矿山地质灾害，为地质危害的有效控制奠定了基础。

3 矿山地质灾害勘查中物探方法的应用

在矿山地质灾害控制中，为准确勘查地质灾害，物探法被广泛应用，并取得了良好效果。因为，物探法的应用，能够清晰掌握矿山内部矿产情况，更好了解地下状态，当发生矿山地质问题时候，能够更快采取措施，有效控制地质灾害的发生，降低成本损失，提高企业经济效益。然而，在物探法勘查底层时，应选择高新技术，并保障探求情况与实际情况相符，充分发挥物探法的精确性。下文对常见物探法的应用展开探讨。

（1）高密度勘探法的应用。在矿山地质灾害勘探中，高密度勘查法作为一种新型物探方法，有操作便利、工作量小、准确性高等优势，被广泛应用在勘探工程中，并取得了良好效果。

在矿山地质灾害勘查中，高密度探测法的应用，通过两个电极向地下输送电流，预设电极两端出现电位差，相关人员可直接利用公式，得出不同测量点的电阻率值，并准确绘出二维电阻率断面图。如此，相关人员能够通过数据计算与断面图，判定参数突变位置，以此判定冒裂带、地层异常带等灾害具体发生区域，甚至于，能够精确掌控地质灾害的发展趋势时纵向或横向发展[2]。如此，控制矿山地质灾害时，因对地质灾害的精确掌握，灾害控制力度明显增高。

（2）地面同位素测氡技术的应用。在矿山开采过程中，因外力影响，地下地质极易被破坏，对岩石内的氡气产生一定的聚集作用，导致氡气聚集到地质被破坏的区域。地面同位素测氡技术的应用，通过在地面上测定氡气的聚集浓度，可准确圈定采空区域大小与所在位置。同时，根据氡气峰值状况，相关人员能够准确判定熔岩陷落柱位置、范围，有效降低了矿山地质危害的发生。另外，在地下水运行、底层出现裂隙时，氡气会由地下迁移到地表，通过地面同位素测氡技术，能够间接了解地下裂隙情况与地下水运行情况，以此掌握可能存在的矿山地质灾害。

（3）放射性勘探法的应用一般情况下，地质状态复杂性较强，上述方式并不能完全反应出地质状况，地质危害难以全面控制，对此，积极应用放射性勘探法，能够得到较好的效果。因为，放射性，表示了勘探法具有较强的穿透能力，相关人员能够通过该种方法准确把控地下情况，有效避免矿山地质危害的发生。注意：在该种勘探方法应用时，因地下存在放射性物质，为避免检测结果受到影响，检测使用的放射性物质应区别于实际放射性物质。如：在利用亚元素勘查地下情况时，应首先对检测区域额亚元素进行分析与统计，选择合理方位进行勘探，保障勘查结果的准确性，保障了地质危害的有效控制。经过应用表明，放射性勘探法应用于裂缝勘探时，效果最佳。

（4）三维式与二维式地震勘探方法的应用。在利用三维或二维式地震勘探法勘查矿山地质灾害时，主要是利用勘探法的高分辨率、精确空间归位、高信息量、信噪比等，结合勘查区域的地球物理特质地形地质条件等，精准判定矿山地质灾害。通常，对矿山地质进行检测时，多利用点震动器敲击地面，通过声波震动周期与幅度的记录，得出准确的地震数据，进而掌握开采层中可能存在的地质灾害。

4 总结

随着矿山地质灾害的勘查技术不断发展，物探方法的应用效果显著，客观准确的对地质灾害进行评估，有效控制了地质危害发生概率，推动矿山的顺利开采，提高了企业经济效益。

当前，在对矿山地质灾害勘查中，常见物探法主要有高密度勘探法、地面同位素测氡技术、放射性勘探法、三维式与二维式地震勘探方法等。有效保障了相关人员对开采层的精确掌握，地质的勘查效率明显提高，推动了我国矿山企业的可持续发展。