基于矿山开采的地质矿产找矿技术研究

焦 阳，冯俊环

（甘肃省地质矿产勘查开发局第一地质矿产勘查院，甘肃 天水 741020）

我国虽然是资源大国，但是在国家发展过程中，大量开采矿产资源，促进了我国地质研究。然而，随着矿产资源的大量开采，研究出X荧光、定向钻探、低频电磁等矿产资源寻找技术，寻找矿山深层的矿产资源[1]。如今，矿山开采的地质矿产找矿技术，已经研究至顶峰，传统的找矿技术已经难以寻找出矿山深层的矿产资源。

基于此，根据当前科技发展现状，提出基于矿山开采的地质矿产找矿技术研究这一课题，为满足矿山开采的地质矿产找矿技术研究提供参考。

1 研究基于矿山开采的地质矿产找矿技术

1.1 确定找矿途径

传统的找矿技术，多使用地质填图、甚低频电磁、X荧光、地物化三场等技术，寻找地质矿产资源[2]。这些技术中，地质填图技术需要精确的矿山地质数据，测量矿山地质，分析矿山整体规模和基本形态，增强矿山中存在的特殊地质条件，对测量精度要求极高；甚低频电磁技术检测矿山中矿石的磁性，依据检测结果，判断矿山中是否存在矿产资源，但是，该方法寻找深层地质矿产不准确，不能获取地质矿产资源详细数据；X荧光技术也是根据地质矿产资源性质，确定矿产资源种类和数量，但是X射线距离有限，使该技术勘查地质矿产深度受限；地物化三场技术则是根据矿山地球物理、化学和结构特征，分析矿山是否存在矿产资源，但是判断精度相对其他找矿技术低[3]。

面对上述传统找矿技术存在的缺陷，此次研究将遥感技术与卷积神经网络技术相结合，以遥感技术采集的矿山数据为支撑，通过卷积神经网络对岩性识别、反演地质结果、地质填土等方式，寻找地质矿产资源，挖掘矿山地质矿产资源深层次信息。

1.2 监测矿山地质数据

目前遥感技术已经十分成熟，被应用在与地质相关的各个领域，但是，在找矿技术研究中，遥感技术的应用相对较少[4]。遥感技术可以感知地下物质变化，形成电磁波，只需要的分析电磁波中包含的信息，就可以得到地下结构和特征，且在使用的过程中，不会受到时间、高度、深度、位置等限制[5]。

因此，此次研究的找矿技术，为了满足矿山开采需求，将采用遥感技术，监测矿山物理数据。

根据上述内容对遥感技术的分析结果，在寻找矿山地质矿产资源之前，需要获取矿山开采数据，其一，为地质矿产资源寻找做准备，其二，依据找矿数据，在开采矿产资源时，可以减轻矿产开采难度。基于此，设计的矿山监测过程如下：

①确定的矿山基础信息，选择合适的遥感技术设备型号，调整遥感技术设备的参数，为矿山信息监测做准备；②通过微波雷达、航空摄影和扫描等成像方式，采集矿山地质电磁波影像，形成矿山地质数据；③根据采集到的矿山地质电磁波影像数据，进行图像几何和辐射校正、图像变换和增强等图像预处理方式，在计算机微处理器中，预处理矿山地质电磁波影像数据；④基于采集到的矿山地质电磁波影像数据，实地调查矿山基础信息，补充矿山地质电磁波影像数据，修正数据中不确定信息，完善矿山地质电磁波影像数据内容；⑤依据数据验证结果，整理矿山地质电磁波影像数据，绘制成数据检测表，记录数据矿山地质数据监测时间，形成动态矿山地质遥感影像，实现矿山地质数据的实时监测。

根据此次研究，采集到的矿山不同时间段电磁波影像数据，包括矿山中各种岩石的种类、地质地层分布情况和运动形态，实现真正意义上的矿山地质实时监测。

1.3 构建找矿模型寻找地质矿产

基于遥感技术采集到的矿山地质电磁波影像数据，提取采集到的矿山地质电磁波影像数据特征，形成便于卷积神经网络处理的规则网格数据。根据卷积神经网络模型深度学习对数据样本需求，采用步长平移数据的方式，增加样本数量，得到泛化能力更优的数据样本，过程如下：

（1）根据遥感技术采集到的数据，确定步长平移窗口大小。在此次研究中，将步长平移窗口大小设定为四十六乘四十六，形成两千一百一十六个网格单元。

（2）依据遥感技术采集到的数据，让矿山中每一处可能存在矿床的位置，分别放置于一个单元格中，从每一个单元格中提取矿山数据。

（3）遍历两千一百一十六个网格单元，可以得到两千一百一十六个模型训练样本数据。

在此基础上，构建卷积神经网络地质矿产找矿模型，以上述三个步骤建立的网格单元，作为模型的基础单元，网格中集合的矿山地质数据，为模型的数据输入。此时，选择RuLu函数作为模型的激活函数，激活模型。依据模型输入层输入的数据，在卷积层提取数据局部特征，得到地质矿产数据特征图，池化层进一步压缩数据特征图，拟合矿山数据，完成样本数据训练，输出地质矿产找矿结果。

2 实例分析

此次研究，采用实例分析的方式，以某区域矿山勘查区，作为此次设计的实例分析对象，验证此次研究的基于矿山开采的地质矿产找矿技术的可行性。

2.1 实验准备

此次实验选择的矿山勘查区共存在铜、铅、锌、金、银、锰、钴等7种金属元素，矿山岩层整体产状在三百一十度到三百五十度之间，倾角在二十六度到五十五度之间，存在多组正断层、错段、平移断层和分割。该矿山勘查区相关资料表明：矿山中主要存在铜、锌、铅等金属元素矿床，其中铅元素为铜锌元素的伴生矿，其他元素次之，未形成矿床规模。

此次实例分析选择的矿山勘查区，被分为六个矿段，分别为K101、K102、K103、K104、K105、K106六个，每个矿段矿床的深度、金属产量的分布率、含量等不一致，其具体情况如表1所示。

表1 矿山勘查区实际情况

基于表1所示的矿区实际情况，采用此次研究的地质矿产找矿技术，寻找此次实验中选择的矿山勘查区存在的矿产资源，分析其分布、含量情况。其实验结果如下。

2.2 分析结果

基于此次实例分析，选择的矿山勘查区域，采用此次研究的地质矿产找矿技术，寻找该区域中存在的矿产资源，并判断矿产矿床深度、分布率、含量，其实验结果如表2所示。

表2 勘查区域找矿结果

从表2中可以看出，此次研究的找矿技术，可以在勘查区中确定矿产资源的深度、分布率、金属含量和不同矿段间存在的金属矿。并将找矿结果与勘查区实际结果进行对比，此次研究的找矿技术找矿结果，与实际结果之间存在的误差小于0.5。可见，此次研究的找矿技术，可以应用在实际中。

3 结语

综上所述，此次研究充分考虑矿山开采情况，采集矿山数据，提出基于矿山开采的地质矿产找矿技术，并通过实例分析，验证研究技术，可以应用在实际中。