综合物探技术在矿山防治水中的应用

摘 要：以综合物探技术为研究对象，在分析金属矿床地球物理条件的同时，对综合物探技术的工作原理进行分析，并且依托某项目实例，对综合物探技术在矿山防治水中的应用要点分析。希望探讨后，可以给相关工作人员提供参考。

关键词：矿山防治水;综合物探技术;应用

在矿山开采的过程中，第一手的水文地质资料有助于提升整体生产的安全性。在正式采矿之前，要从当地的地理地质条件出发，确保防治水方案能够系统化和科学化。由于矿山周围的地质条件复杂，倘若水文地质勘探规模过大，需要投入更多的资金和技术。所以，目前会将新技术的开发作为防治水工作的核心内容。通过对比分析，发现地球物理探测技术性价比较高，可以有效解决地质层面的系列问题。

1 地球物理原理在金属矿山中的表现

地球物理探测技术是一门综合性较强的地质勘探方法，可以分析不同岩石之间的密度和放射性等相关物理性质的差距。通常会选择不同的探测器和物理方法对其进行测量，从而更好地了解某地的地質水文条件。从目前的情况来看，一般会选择电法勘探、地震勘探等多种地球物理方法对地质条件进行勘探。就金属矿山地下水通道而言，孔隙和裂隙是常见的通道。这些孔隙中水量丰富，涵盖了不同断层的矿坑涌水。在所有的导水结构中，它们的张性断裂经常发生在裂缝中。与此同时，在断裂面会出现不同层级的断裂层，会使地下水集中涌向同一个方向。从理论上来看，当这些径流通道达到一定规模后，会直接或间接地引发地球内部的物理场出现明显的变化。借助多样化的地球物理手段，消除岩体对磁场的影响，减少内部的阻碍。通常来说，如果电阻高于常规水平，一般会出现高阻特点。尤其是一些水分充足的破碎带，其内部的电阻相对较低。除此之外，在矿体、围岩等地段，其内部的波场也存在着较大的差距。通常会通过人工激发的形式来进行观测，对地下径流通道进行集中识别。

2 物探方法原理综合分析

现如今，在对金属矿山进行水文地质勘测时，一般会选用综合性的物探方法进行探测，虽然这些方法具有较好的探测效果，但很少会运用到实际的探测过程中。从地球物理方法的内容来看，基本上包括了地震类、电法类等不同类别的探测方法。即便这些方法虽然在某一定空间区域内取得了良好的效果，但无法得到广泛普及。 本次研究将研究的中心集中在浅层地震折射法上，结合音频大地电磁法相关的内容对地层进行物探勘测。以某硫铁矿区作为本次的勘察对象，看其水文地质条件是否符合基本的矿区生产需要。经过系统研究发现，矿区内部的所有地质构造具有复杂性，所以要事先对其规模和具体深度进行了解，只有这样才能够为后期的防治水工作提供有效的数据，提升水文地质勘察的最终效果。

2.1 浅层地震折射法

从浅层地震折射波探测方法来看，其主要的工作原理是：在地表向地层深处发送地震波。随着地震波不断地向地层深处扩散，会因为不同的介质阻拦发生不同程度的折射。从仪器的显示数据出发，计算并分析折射波的折射状况，系统描绘地下空间内部的介质分布特征。在一些地表层厚度较厚、地质内部结构复杂的地段，常常会选用折射波法来进行地质勘探。从探测结果来看，折射波法具有反射法无可超越的优势。

2.2 音频大地电磁法

作为大地电磁法的一个重要分支，音频大地电磁法的作用效果突出。在自然雷电的活动中，形成的音频大地电磁场可以作为这种方法的场源，将不同垂直高度的电场频率进行比对。在系统的研究中我们发现，随着电断面出现不同程度的变化，地层结构中的一些矿产物质将会在设备中展现。作为一种自然和人工相互结合的大地电磁探测系统，EH4电磁成像系统作用明显。在指定的范围内，浅层构造可以一个全新的方式来营造系统的信息源。借助人工电磁信号的形式来缓和天然讯号不足的风险，从而保证最终的成像分辨率符合基本的勘测需要。

3 具体应用分析

3.1 矿区基本状况

在我市境内某矿床蕴含着丰富的某硫铁矿。由于该地区的某硫铁矿矿藏丰富，这些还未得到充分开发的矿山应当按照严格的开采流程进行分期开采。在一期工程中，将开采的区域控制在6-28线之间，然后划定矿体的具体开采范围。从当地的地质构造来看，地下的含水层中富含着丰富的矿体。由于地下水的压力过大，会使部分矿体集中在含水层顶部。在勘探的过程中，应当时刻注意地下水压的变化量。2013年11月初，当地的负责人委托某省地质物探工程勘察院对该地进行初步的水文物探勘察，希望能够初步了解地下矿藏的具体状况。

3.2 地球物理环境条件和相关的工作方法

对矿区内部的地层条件进行深刻总结，把握矿区导水构造的形式和状态。

3.2.1 波场特征

合理控制风化岩层和覆盖图层两者之间的压缩波速率，使其能够稳定在合理的范围内。在中微风化的情况下，一般要保证岩层的压缩波速率≥4km/s;至于那些断裂严重的构造，要使其整体的压缩波速率不大于围岩。经过精细化处理，可以促进地表水源和地下水源的循环速度，消除孔隙水和岩溶水的干扰。

3.2.2 电性特征

从风化岩层和覆盖土层两个方面的电阻率来看，整体的电阻≤100欧姆。至于中微风化的岩层，起基本的电阻会大于一般水平。就相关方面的电阻差异，我们会发现围岩的电阻率高于其他的断裂结构。作为一种板状低阻体，会使围岩的电性差异和其他不同断裂带之间存在偏差。结合当地的含水层构造和岩石的物理特征，需要对不同的破裂带进行全面检查。之后选择合适的音频大地电磁法做好二次详查工作，对导水构造的整体规模进行优化。在探测的过程中，一般会选择浅层地震仪作为主要的探测设备。除此之外，电导率剖面仪和非金属超声检测仪也是本次探测的关键设备，应该在使用的过程中充分发挥各自的优势。

3.3 检查和验证物探勘测结果

对物探、前期、地面调查等方面的资料进行综合比较，一般会在不同速度和阻力的区域内划分导水线路，目前常见的有四种类型。在13条导水构造中，参考钻孔揭露的整体效果，可以细分为八条断层和五条破碎带。经过长达两年的地质勘探，已经全面掌握该地区的矿区分布情况。在矿区西北角的位置，是一个低速异常的区域。由于这个区域内部对基层的厚度过大，直接影响到了整体的松散效果。在不同的断裂带内，所有的破碎现象都是地下水引发的。因此要充分研究目前勘探结果的实际数据，并综合多方面的内容进行比较分析，只有这样才能够提升整体的探测效率。

4 结论

在矿山防治水的过程中，音频大地电磁和浅层地震折射两种方法的综合应用，打破了传统物探手段的束缚，丰富了物探的整体形式。在实际探测过程中，结合某矿区导水构造的具体特点，从不同位置角度出发设置了13条导水沟造。在多次的钻探验证过程中，使得实际状况和解译结果出现了高度匹配。通过层层实践证明，这种方法可以解决金属矿山内部的复杂情况，具有较高的经济性，是一种理想化的物理探测方法，应该得到大范围的普及和推广。

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作者简介：

于元建（1972- ），男，山西汾阳人，大学本科学历，2016年3月年毕业于中北大学安全工程专业，工程师，现从事采矿工作。