综合物探技术在矿山水文地质勘探中的应用思考

冉鹏举

（内蒙古第二水文地质工程地质勘查有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000）

综合物探技术作为物探技术的综合利用方式，能够给通过电法﹑振法以及磁法等手段，实现对地理状况的勘测，帮助工作人员明晰当地的环境，目前已经广泛运用于各个环节。在现阶段社会的发展过程中，城市化进程的加快以及工业化的发展都需要矿产资源的支撑，所以矿山开采就成为现阶段社会发展的重点。然而矿山地质一般较为复杂，诸多自然因素都会在一定程度上影响矿山的开采，所以现阶段矿山开采环节还需要对当地的水文地质进行勘探，避免水文状况对开采作业造成影响。而综合物探作为针对地质进行勘察的手段，能够针对矿山周边的地质进行详细的调查，从而明晰矿山周边的地质状况，为后续矿山的开采提供资料，就要求矿山工作人员加强对综合物探的重视，将其运用到矿山水文地质勘察中。

1 综合物探技术与水文地质勘察概述

综合物探技术简称综合物探，是针对特定的勘探对象和勘探任务，为达到最佳勘探效果，采用的地球物理方法的组合。它可以有效地降低单一地球物理勘探方法在解释方面存在的多解性问题，提高地球物理勘探解释的可靠性。物探也称地球物理勘探，是以岩石﹑矿石（或地层）与围岩的物理性质差密度﹑磁化性质﹑导电性﹑放射性差异为基础，对地球的各种物理场分布及其变化进行观测的手段。并在此基础上为探测资源提供重要依据[1]。该方式兼具有勘探与试验两种功能，具有成本低﹑效率高空间广等多方面的优势。

水文地质勘探则是指为查明一个地区的水文地质条件而进行的水文地质调查研究工作。主要用来掌握地下水和地表水的成因﹑分布及其运动规律。在矿山开采环节，部分地区需要深入地下和山体中进行开采作业，就很容易受到水文状况的影响，所以在实际的发展过程中，就需要通过水文地质勘探调查研究地下水情况，查明地下水的埋藏条件和侵蚀性，判定地下水在建筑物施工和使用阶段可能产生的变化及影响，并提出防治建议，这样才能为矿山的开采作业提供足够的资料。

图1 综合物探技术施工现场

2 综合物探技术的优势

2.1 适用范围广

在利用综合物探技术进行矿区水文地质勘察的过程中，综合物探技术具有明显的优势，主要优势之一就是综合物探技术具有明显的适用性。综合物探技术是在物探技术基础上出现的技术集成，能够利用电法﹑磁法以及振法等多种手段对当地的地质进行测量，这样一来，相关工作人员就能够结合矿区周边的地形地质状况，合理地选择科学的探测技术，因地制宜的对矿区水文地质状况进行检查。所以在实际的矿区环境监测中，综合物探法既能探查深度在几米之内的环境地质，也能够适应上百米的地质勘察，适用范围较为广泛，而且施工周期较短，成本较低。

2.2 保证勘察的质量

矿山水文地质勘察在实际的发展过程中，需要面对各种各样的地形地质，就需要工作人员在勘察环节花费大量的功夫，并且很容易出现各种失误，影响水文地质勘察的结果，造成矿山开采方面的难题。通过综合物探技术的运用，该技术一方面结合矿山的实际情况选择勘探技术，就能够在实际的发展过程中选择较为合理技术，避免技术和环境不适应造成的数据问题。另一方面，综合物探技术中的一些技术具有更高的准确性和精度，因而对那些对精准度有着更高要求的勘探单位来说，能够获得更为理想的探测结果，满足其在物探方面的特殊需要。所以运用综合物探技术进行矿山水文地质勘察，就能够在很大程度上保证勘察的质量。

2.3 加快勘察效率

矿山作为为社会提供矿产资源的场地，一般规模较大，而且涉及面较为广泛，所以在矿山开采环节，针对水文地质状况的勘察也就涉及多个层面，需要工作人员经过长时间的检测才能得出具体参数。然而矿山开采对于施工周期有要求，传统的技术就很容易出现延误工期的状况，影响矿山开采作业的顺利进行。通过综合物探技术的运用，矿山的工作人员就能够快速完成勘探任务，并且不需要较大的施工场地，具有简便易行的特点，这样就在很大程度上加快了水文地质状况的勘察效率，为后续施工的按时进行提供时间上的保障。此外，由于综合物探技术还具有质量方面的优势，规避了勘探环节可能出现的故障，也就对勘探的流程进行了规范，一定程度上保证了施工进度。

图2 水文地质勘探

3 综合物探法的主要原理以及方法

3.1 综合物探法进行水文地质勘察的原理

要想充分发挥综合物探法的优势，矿山工作人员就需要对综合物探法的工作原理进行了解。首先是反射测量原理，这种方法通过波的反射收集反射信息，然后对收集到的信息进行分析，从而得出数水文地质状况。实际作业中，矿山开采区域均处于野外，地质勘探期间，为确保数据精确，必须采用反射测量方法，反射法包括连续剖面法以及共中心点法两种。连续剖面法采用连续扫描的方法收集数据，完成对目标体地质情况的测量；共中心点法以目标区域内某点为中心，将发射与接收天线分开放置获得有关目标体的数据。工作人员需要根据不同的环境选择合适的方式；然后是折射测量，除却反射法之外，折射也是勘探环节常见的技术，该手段要求以波的折射原理为依据，获取煤矿采区的地质勘探数据[2]；然后是透射测量，在进行水文地质勘探的过程中，由于不同地区的地质构成存在差异，所以其对波的抵抗性质也存在差异。实际作业中，工作人员在安装发射器之后获取雷达波的曲线，就能够通过透射的数据得到目标的勘探数据。而且根据观测对象以及环境的不同，透射还分为剖面测量和层析成像两种技术。

3.2 综合物探法的手段

3.2.1 重力勘探法

重力勘探作为物探法的一种，是指利用组成地壳的各种岩体﹑矿体间的密度差异所引起的地表的重力加速度值的变化而进行地质勘探的一种方法。实际发展中，由于存在水文的区域和其他区域之间存在密度方面的差异，所以在实际的发展过程中借助重力仪和扭秤等精密的测量仪器，就能够针对当地的重力异常进行分析，从而推算出当地的水文分布和状况，方便后续作业的进行。

3.2.2 磁法勘探

自然界中的地质含有一定的磁场，而且不同的岩层和物质之间的磁场构成都不相同。这些磁场之间相互影响，就使得矿山周遭的磁场呈现出磁场的异常。实际作业中利用相关设备进行磁场的调查，就能够根据磁场的不同特性推断出当地的地质构成，从而勘探出当地的水文特征。该方式作为水文地质勘察中常见的一种技术，能够针对地面﹑航空以及海洋等多方面进行测量，所以该方式就具有很强的普适性[3]。

3.2.3 地震勘探

地震勘探是指利用地震波进行勘察的技术，实际作业环节，工作人员在实际的发展过程中，利用人工激发的地震波在弹性不同的地层内传播规律来勘探地下的地质情况。地震波作为波的一种，在不同的介质之间的传播特性都不相同，相关人员就可以通过特定的涉笔对这些不同的波进行检查，从而解决水文地质工程地质。

4 综合物探技术在矿山水文地质勘探中的应用

在矿山水文地质勘察环节，综合物探法能在保证勘探质量的同时加快勘探的效率，和那程度上推动现阶段勘探事业的进步。然而由于水文地质以及综合物探都具有很强的技术性，所以综合物探在水文地质勘探环节的应用还存在一些制约，需要相关工作人员合理地进行融合。

4.1 应用在水灾防治环节

在矿山开采环节，由于地下的地质状况极为复杂，相关人员在开采环节很容易遇到地下水，从而影响矿产的开采。通过综合物探技术的应用，相关人员就能够对煤矿地质进行有效探测，并明晰矿区周遭的水文分布和状况，有效地预防并治理水灾害，从而提高煤矿开采的经济效益和社会效益。实际作业中，综合物探技术一方面可以探测各类矿井水文地质问题，如老窖积水区﹑含水层的富水性以及隐藏的导水通道等，这些矿区周边的水文地质状况会在很大程度上影响矿山开采作业的进行，严重者还会造成矿区事故，危机工作人员的生命安全。另一方面，综合物探技术具有很强的精确性，其探测准确率超90%，利用瞬变电磁超前预测系统，还可以预测开采区域周遭150m左右的含水层构造，方便矿山人员提前进行规避。

4.2 相干体与方差体技术的使用

矿山水文地质勘察还可以借助相干体与方差体技术进行调查，该技术充分利用三维资料当中的所有CDP电信息，避免了传统测量环节可能出现的断层遗漏状况。而且实际作业中，工作人员还可以利用数据切片及透视等方式对地下断层进行分析，等时切片技术能够显示某一时刻三维数据体当中的所有地震信息，从而反映同一时刻不同地质层位的分布情况，相关人员就能够利用这些信息建立起三维图像，方便相关人员进行了解[4]。此外，相干体与方差体切片还具有很强的敏感性，工作人员就可以利用这一点，在相干体或是方差体的切片上来对断层进行解释。

4.3 应用于采矿区构件机理分析当中

矿区开采环节，针对水文地质状况的调查一方面是为了规避水文对矿区开采造成很大的影响，保证开采作业的顺利进行。一方面就是对突发性的水文状况进行解决，避免因为水文造成的二次事故。比如进行矿山开采时，作业人员往往会遇到突水状况，突水状况不仅会阻碍矿山开采的顺利进行，而且还可能会引起矿山安全事故。在此背景下，相关人员在实际的发展过程中就可以利用物探技术中的三维地震勘探法进行探测[5]。首先针对相关区域的表面水文状况进行检查，并分析抽水孔的数据，进一步增强水文勘探数据的准确性。然后工作人员再利用三维地震勘探方法对煤层顶板砂岩的含水层厚度和深度进行检测，就能够测算出矿区的分布，和之前测得的水文状况进行结合，就能够在此基础上制定出科学合理的开采方案，避免突发性水文事故对矿山开采造成影响。

4.4 瞬变电磁法

该方法是现阶段综合物探法技术的重要组成部分，其原理是将没有与地线形成连接的通电回路以及导线作为探测场源，然后通过刺激探测对象的方式，来形成二次电场，从而根据不同电磁程度的变化，来判断地质水文情况的一种物探技术。通过这种技术，运用环节就能够产生一个非常短暂的二次电场，工作人员需要抓住这个短时间内出现的二次电场，然后对其进行分析，从而得出矿山水文的实际分布。相较于其他方法来说，瞬变电磁法利用电磁波进行勘探作业，由于电磁波具有极强的穿透能力，能够对矿山内部的情况进行准备的探查，所以该技术就更加便捷，而且信息的获取更加准确和科学，已经成为现阶段矿山水文地质勘探的常用技术。在使用该技术时，工作人员需要结合矿山的实际情况，选择合适的位置将电磁仪布置，这样才能方便对矿山内部存在的积水区以及采空区进行监测；然后是将放射线圈以及接收线圈放置在相同的位置上，且为了保证检测质量，二者的距离需要保持在10m左右，然后将线圈面对需要探测的矿山。这样一来，才能充分发挥瞬变电磁法的功能，保证水文勘探的质量[6]。

5 结语

在现阶段的矿山开采环节，由于矿山的位置较为崎岖，再加上地质状况复杂，矿山开采环节就很容易受到水文状况的影响，一定程度上制约矿山作业的质量。综合物探作为针对地质进行探查的重要技术，能够较为准确的检测出矿山周边的地质状况，就成为水文地质勘探的主要手段。然而实际发展中，综合物探法和水文地质勘探都具有很强的技术性，二者的结合还存在一些隐患，就需要工作人员加强对综合物探法的重视，科学地将其应用到水文地质勘探中。