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地质勘查技术在矿山勘查与开发中的具体应用论文

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2025-08-09 13:55:03    来源:    作者:xuling

摘要:地质勘查技术作为矿山资源开发的核心支撑,通过多学科交叉与技术创新,显著提升了矿产勘查效率及资源开发可持续性。

  摘要:地质勘查技术作为矿山资源开发的核心支撑,通过多学科交叉与技术创新,显著提升了矿产勘查效率及资源开发可持续性。现阶段地质勘查技术非常多,如遥感与地球物理勘探、地球化学分析、智能钻探技术、数字化测绘技术等,其为矿山勘查与开发提供了强大的技术支撑。基于此,文章选择具体矿山作为研究对象,依托地质勘查技术分析了矿山地质条件,并且明确了地质条件对矿山资源开采的影响,旨在为矿山勘查与开发工作提供参考,以此提升矿山勘查与开发效率与质量。


  关键词:地质勘查技术;矿山勘查;矿山开发


  矿产资源作为国民经济发展的核心物质基础,其高效勘查与开发对保障资源供给、推动工业化进程具有关键作用[1]。然而,传统勘查手段因技术局限性及环境扰动问题,难以满足当前资源开发与生态保护的协同需求[2]。随着地质勘查技术的迭代创新,多学科交叉与智能化工具的引入显著提升了矿山勘查的精度与效率,同时推动行业向绿色化、可持续方向转型。当前,地质勘查技术体系涵盖地球物理勘探(如地震波、电磁场分析)、地球化学探测(元素异常圈定)等核心方法,为矿体定位与成矿规律解析提供科学依据[3]。因此,在矿山勘查与开发工作中,相关人员及机构应当科学合理使用地质勘查技术,掌握矿山资源区域的地质条件,为矿山资源开发方案制定提供数据支撑,以此推动矿山行业可持续发展。


  1成矿背景及矿区地质概况


  1.1大地构造及成矿背景


  矿山位于山东某地,其与区域褶皱中部位置衔接,区域地层包含了中元古界熊耳群及官道口群,新元古界栾川群、宽坪群和下元古界陶湾群等[4]。在这种地层中,所有岩性基本上都是浅变质类型,如大理岩、砂砾岩等;地质构造是南东东向的断裂带,与西部地质构造方向是相同的。在该区域中,岩浆活动基本产生于中生代燕山晚期,对花岗岩进行较大的侵入,促使这部分岩层全部分布于矿层的深部区域,受到了各个板块间的拉张和伸展作用,为物质交换提供了良好的通道,实现矿物质集聚[5]。


  1.2矿区地质


  矿山地层主要包括中元古界官道口群白术沟组上段厚层白云大理岩夹绢云石英片岩;新元古界栾川群三川组变质砂岩、白云大理岩、硅质条带白云大理岩;矿区构造主要为背斜及北西向的中小型断裂;岩浆岩为中生代燕山晚期白垩纪斑状黑云二长花岗岩,其花岗斑岩锆石SHRIMP法U-Pb和石英脉辉钼矿Re-Os同位素等时线年龄为134~141Ma,基本上是侏罗纪末至白垩纪初成矿。各时代地层的大理岩段,受燕山晚期花岗岩岩浆期后热液接触交代作用,形成各种类型的赋矿矽卡岩。


  1.3矿床与矿体地质


  基于该情况下,矿山矿床形成原因与岩浆活动有着密切的关系,属于矽卡岩-斑岩型钼钨矿床,其矿体是由多个部分组成,如矽卡岩、大理岩等。在成矿过程中,岩体外部受到了较为显著的岩浆侵入,促使其开始出现矿化。在这种过程中,从地质勘查采集到的矿体形态分析,其呈现出层状。但是,钼矿体更多分布在接触带区域,而钨矿体受到了较为显著的岩性限制,仅仅出现在新元古界范围内。从地质勘查结果可知,钼矿体在整个矿层的上部,而钨矿体只存在于下部,二者是共生矿产资源。从矿化面积而言,钼矿体有着较大的矿化面积,然而二者矿化强度呈现正相关关系。


  2地质勘查技术在矿山勘查中的应用


  2.1技术组成及参数构成


  在该矿山勘查与开发过程中,主要使用了钻探、物探、遥感等技术,并对每个技术组成与参数进行明确,从而获取了较为详细的勘查数据及成果,这为矿山资源开发提供了数据支撑。


  2.1.1钻探技术


  在钻探技术中,其设备包括反循环钻机(泵吸式、气举式)、岩心钻机(金刚石钻头、硬质合金钻头),选择了金刚石复合片钻头(耐磨性≥200h,直径75~300mm)、硬质合金钻头(适用硬度≤7级的岩层)。可以满足不同岩石矿物区域的钻探工作需求。在钻孔设计中,深度范围50~2000m,钻孔倾角0。~90。(可定向钻进),冲洗液采用低固相泥浆(密度1.02~1.20g/cm3,含环保润滑剂)。在该技术使用中,需要加强取芯率的控制,其完整岩层≥85%,破碎带≥70%,超深孔(>1500m)钻探效率下降至0.3~1.5m/h。也要对钻进控制,其钻压范围5~25kN,转速50~1500r/min,泥浆泵排量100~500L/min。


  2.1.2物探技术


  在物探技术使用中,其方法体系包括瞬变电磁法(探测深度500~1500m)、高密度电阻率法(电极间距10~50m)、磁法勘探(磁力仪灵敏度≤0.1nT),并配置了相应的设备,主要包括大地电磁仪(频率范围10-3104Hz)、探地雷达(分辨率≤0.5m)、地震仪(采集道数≥1000道)。在实际使用中,瞬变电磁法可识别埋深>500m的导水体,电阻率法垂向分辨率达米级,磁法水平误差≤5m;重力勘探密度分辨率0.01g/cm3,地震反射波法速度反演误差≤3%。


  2.1.3遥感技术


  在遥感技术使用中,其数据源来源于WorldView-3(分辨率0.31m多光谱)、Sentinel-2(13个波段,重访周期5天)、高光谱成像仪(波段数≥224)。在遥感数据解译中,主要利用构造线自动提取(基于边缘检测算法)、蚀变矿物识别(光谱角匹配法)等方法,从而掌握矿山区域的工程地质和环境地质情况。


  2.2地质勘查方案及步骤


  在矿山地质勘查与开发中,结合矿山具体情况,制定了详细的勘查方案,明确了每个步骤的工作内容,从而保障勘查工作顺利完成。


  2.2.1科学合理划分勘查阶段


  在预查阶段中,充分发挥遥感解译的作用,利用多光谱数据圈定铁染、羟基蚀变带(如Landsat 8 OLI数据),结合DEM地形分析识别构造交汇区,也依托区域物探方法,布设1:5万磁法、重力测网(测点密度1~2个/km3),识别隐伏岩体或基底断裂。在普查阶段中,对其中的重点物探区域,使用高密度电阻率法(线距50~100m)划定低阻异常区,瞬变电磁法探测深部导矿构造。并且使用钻探技术进行验证,按500~1000m孔距布设钻孔(岩心采取率≥80%),同步开展岩石地球化学采样(每10m取样1组),从而保障勘查数据的真实性。在详查阶段中,发挥三维勘探的作用,实施密集地震测线(线距≤50m),构建矿体空间模型(误差≤10%),也按照200~300m孔距控制矿体边界(钻孔偏斜度≤3。),全孔测井(自然伽马、电阻率、密度测井组合)。


  2.2.2技术集成流程


  在数据融合过程中,利用遥感构造解译成果叠加物探异常(磁异常梯度带+电阻率突变区),筛选高潜力靶区;钻探岩芯数据与地震剖面联合建模,修正矿体产状及延伸范围。而在动态优化过程中,实时调整钻探轨迹(随钻测斜仪监控),规避破碎带或含水层。另外,利用物探数据反演迭代(如电阻率二维/三维反演),优化异常区解释结果。


  2.2.3质量控制标准


  在该矿山地质勘查工作中,三种勘查技术使用需要按照质量控制标准严格执行,才能确保勘查结果真实可靠。一般情况下,主要包括物探重复观测误差、钻探岩芯编录、遥感解译验证三个方面。在物探技术使用中,需要重点开展重复观测误差,确保磁法≤5nT,电阻率法≤3%;在钻探技术使用中,落实岩芯编录工作,确保岩性描述完整率≥95%,采样间隔误差≤0.5m;在遥感技术使用中,侧重于遥感解译验证工作的开展,其野外检查点吻合度≥85%。


  3矿山工程地质


  3.1岩体稳定的影响因素分析


  在矿山区域中,基岩主要是由风化岩石组成,没有与母岩进行分离,仅仅是岩块。但是,矿体和围岩基本上是变质岩、岩浆岩,没有存在任何的软弱夹层。基于这种情况下,岩石不具备很强的透水性,其中含有的水量非常小,并且矿区虽然存在一定规模的断裂构造,但是发育得不完整,更多以局部构造裂隙为主。通过对这些裂隙分析,张开角度非常小,大部分都是后期进行充填,导致对原本的岩石特性带来较大破坏。从这可以得出岩体稳定的影响因素主要是断裂构造裂隙。从地质勘查资料可知,矿区内存在的裂隙具备了两个特点。一方面,裂隙走向与地质构造基本上是相同的。另一方面,裂隙发育程度是深部向浅部区域增强。


  3.2岩石的物理力学性质


  研究区域的矿山靠近周围已经开发的矿区,二者的矿床类型基本上是一致的,矿石类型、围岩也是相同的。加吉鱼这种情况下,在矿山区域岩石物理力学性质实验中,也获取了相邻区域的地质资料。矿山区域岩石力学性质试验结果,如表1所示,在试验过程中,花岗岩需要从地表和地下两个部分分析,其抗压强度分别是169.42MPa、236.23MPa。


  从表1结果可知,整个矿区内的岩石抗压强度全部超过100MPa,这可以说明矿区岩石抗压强度大,促使岩体稳定性强。

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  3.3矿区工程地质勘查类型


  从地质勘查结果可知,矿区地层条件不复杂,地质构造没有什么发育,岩石风化非常弱,也不存在任何的软弱夹层。但是,在构造破碎带中,其对矿山开发会带来一些问题,需要格外关注,其他区域均不会对矿山工程产生地质问题。基于这种情况下,矿山工程地质属于简单型,这为矿山资源开发奠定了良好的地质基础。


  4矿山地质环境分析


  4.1地震


  结合矿区地震历史资料可知,该区域历史上没有发生过较高等级的地震,并且从该省份的地震烈度划分,其基本烈度是5。,地震动峰值加速度是0.04g,矿区周围基本上不存在断层,其稳定性较好。基于这种情况,在矿山区域中,其整个资源开发活动不会受到地震的影响,能够为开采活动奠定良好的环境保障,这有利于保障后续工作的顺利开展。


  4.2地质灾害问题


  矿山区域中的地形是陡峭的,沟谷也非常多,也比较狭窄,但是山体基本上都是稳定的基岩。基于这种情况下,该区域不存在较大规模的滑坡及泥石流地质灾害问题,产生地质灾害概率非常小,整体地质环境较好,这为矿山资源开发提供了良好的地质环境。从当前掌握的地质勘查资料可知,只有少数区域出现了容易崩塌的岩体,这需要引起矿山开发企业的重视,从而保障矿山资源顺利开发。依托地质勘查技术成果可知,整个区域不存在较为严重的地质灾害,对矿山资源开发活动带来的影响较小,但是这仅仅是自然环境不存在地质灾害,需要关注开采活动中存在的地质灾害,才能保障开采活动的安全。


  4.3地表水和地下水


  在矿山区域中,其饮用水主要是从冲积物孔隙潜水、浅层风化裂隙水两个部分获取,但是很容易被开发过程污染。基于矿区存在的地下水基本上属于脉状裂隙水,因岩石完整程度高,使用的疏干排水基本上不容易出现地面塌陷、沉降等问题。在矿山资源开发过程中,其矿石依托运输通道输送到选矿厂,并且集中进行堆放。在后续矿山资源开发中,既要对开采工作进行重视,也要对选矿进行关注,将开采出的矿石、废渣等全部集中堆放,才能避免对地质环境造成影响。在选矿工作中,主要工艺是浮选,其中产生的废水都是经过处理后排放,对生态环境影响较小。基于上述情况,依托详细的矿山地质勘查工作,可以有效降低矿山开采阶段对周围生态环境的影响。


  5结语


  首先,矿山水文地质对矿山开发的影响。在研究区域中,其矿山的矿床基本上是裂隙充水,仅仅依靠自然降水进行补给,但是补给水量有限,岩石自身储水量非常少,断裂构造发育不健全,岩石不具备富水性,整体上含水量很低。矿床很大一部分在侵蚀面上,为自然排水提供了良好的途径,而侵蚀面以下部分的矿床,因其不具备透水性,往往开发阶段对其开采后,巷道中不会产生较大的涌水量。基于这种情况下,在研究区域的矿山中,其水文地质复杂程度是简单型,这为矿山资源开发提供了良好的水文地质条件。


  其次,矿山工程地质条件对矿山开发的影响。在研究区域中,矿山矿床地层条件并不复杂,地质构造没有很好发育,岩石坚硬度大,岩石风化影响非常小,不存在任何的软弱夹层,不容易产生地质问题,这为矿山资源开发提供了良好的条件。但是,矿山区域也存在小部分的构造破碎带,这是需要在开发阶段进行格外关注的。在矿山区域中,其西部矿体埋藏较浅,上部盖层很薄,这为露天开采提供了较好的条件。


  最后,矿山环境地质条件对矿山开发的影响。在研究区域中,其矿山资源开采对地质环境不会带来较大的破坏,也难以形成污染源,很难对地表水污染,促使地下水水质非常好。这一点从矿坑排水分析,其不会对附近水体产生污染。在矿石和尾矿堆积区域中,其化学成分非常稳定,不会对地质环境带来较大影响。基于这种情况下,矿床地质环境类型属于地质环境质量良好。

  参考文献


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