综合物探技术在矿山水文地质勘探中的应用研究论文

2023-12-28 09:33:43 来源: 作者:xieshijia
摘要:随着采矿事业不断地发展,人们对矿山水文地质勘探作业也愈发的关注,并且这项工作质量好坏将直接影响到最终采矿作业的安全性和有效性,需要对水文地质勘探技术进行科学选择和合理使用,而将综合物探技术引入到矿山水文地质勘探工作中,可以实现技术优势的整合和劣势的互补,相应勘探效率与质量也能得到提升。本文联系综合物探技术的基本概述,对其在矿山水文地质勘探中应用的要点进行细致阐述,并围绕实际工程案例,详尽探讨综合物探技术在矿山水文地质勘探中的实践应用。
摘要:随着采矿事业不断地发展,人们对矿山水文地质勘探作业也愈发的关注,并且这项工作质量好坏将直接影响到最终采矿作业的安全性和有效性,需要对水文地质勘探技术进行科学选择和合理使用,而将综合物探技术引入到矿山水文地质勘探工作中,可以实现技术优势的整合和劣势的互补,相应勘探效率与质量也能得到提升。本文联系综合物探技术的基本概述,对其在矿山水文地质勘探中应用的要点进行细致阐述,并围绕实际工程案例,详尽探讨综合物探技术在矿山水文地质勘探中的实践应用。
关键词:矿山;水文地质勘探;综合物探技术;应用
矿山水文地质勘探中,注重对综合物探技术进行运用,可以弥补单一物探技术应用存在的缺陷,并提高勘探结果精准性,使矿山作业更加安全顺利的进行。然而受到实地调查缺乏、选用方法不合理、实际操作控制不足等因素影响,导致综合物探技术在矿山水文地质勘探中应用的优势作用无法得到充分的发挥,需要加强综合物探技术研究与分析,并立足矿山实际做好水文地质勘探规划设计工作,促使综合物探技术在其中得到更好的应用与发展,所得勘探数据信息资料也能为矿山作业提供有力的支持。
1综合物探技术的基本概述
1.1概念
综合物探技术是各种物探技术融合的统称,并且随着科学技术不断发展,也会有更多高科技探测技术加入其中,由于这些物探技术都有其独特的应用优势,因此在运用时要根据现实情况进行合理选择,以保证所得勘测结果准确性,所制定的水文地质勘探目标也能顺利达成。
1.2内容
综合物探技术包括以下内容。①地震勘探技术,作为一种观测分析人工地震产生地震波在地下传播规律,并有效推断岩层性质及形态的勘探方法,实际操作中在工程地质勘查、区域地质研究等中应用比较多,应用时会采用人工方法引起地壳振动,并依托精密仪器按照一定的观测方式对地面各接收点的振动信息进行记录和收集,在对原始记录信息进行加工处理以后,就能够得到勘探成果资料,并以此为基础推断地下地质构造的特点。②探地雷达技术,作为一种无损探测技术,与常规地下探测方法相比较,操作灵活、探测速度快和分辨率高优势较为明显,实际运用会利用天线发射和接收高频电磁波,实现对介质内部物质特性及分布规律的有效探测,并且为了更好的实现勘探目标,可以优先考虑使用高频脉冲雷达。③瞬变电磁技术,该项技术应用主要是利用矿石和矿山之间的磁场变化,有效获得勘探目标的相关信息,实际操作在矿山积水区域勘探场景中应用较多,作业时可以对专业的脉冲设备进行使用,以实现对电磁场的一次探测,若在这过程中发现地质体存在异常的情况,就可以对周围产生的涡流异常场进行研究与分析,最后根据所得勘探数据信息,有效把握矿山水文地质的特点。④电法勘探技术,作为一种根据地壳中各类岩体或矿体电磁学和电化学特性差异,查明地质构造和解决地质问题的物探方法,实际运用会根据岩石、矿体等体现出的不同导电性、介电性、电化学性质等,对矿体或地质构造的赋存状态、物性参数等进行科学合理推断,以达到勘探的目的。
1.3作用
在矿山水文地质勘探中,对综合物探技术进行运用,可以发挥以下作用:①有效弥补单一技术使用缺陷,以往矿山水文地质勘察工作的开展,多会根据实际情况选择某一种勘探技术进行使用,实际操作就容易出现勘察内容不够全面、实际作业受到环境影响、勘察结果质量无法得到保障等的情况,而对综合物探技术加以运用以后,这些问题就能迎刃而解,并在各种技术相互配合和优劣势互补中,促进矿山水文地质勘探工作任务更加顺利的完成。②提高勘探工作开展效率,在矿山水文地质勘探中,注重对综合物探技术进行运用,就可以根据矿山所在地区的实际情况,将之划分成多个勘探部分,然后围绕勘探目标对不同部分选用合适的技术方法进行操作,使整个矿山水文地质勘探工作效率得到提高。③确保勘探所得结果准确性,由于综合物探技术融合了多种物探技术,实际运用基本弥补了单一技术使用存在的固有缺陷,针对勘探工作开展得到的各项参数信息也能进行科学的对比,并及时发现差异较大的数据内容,通过加强勘察和数据分析,极大保证了勘探结果的精准性。
2综合物探技术在矿山水文地质勘探中的应用要点
2.1了解矿山实际情况
在利用综合物探技术开展矿山水文地质勘探工作之前,需要对矿山的实际情况进行全面细致的了解,实际操作中可以安排专业的勘探人员,深入到矿山实地对现场的地理环境、工程建筑等进行有效的把握,执行时最好能够与当地资源管理、土建等部门保持紧密的沟通联系,并从中获取与矿山实地相关的地质勘探图、工程建设资料、水文地质勘察资料等,可以帮助勘探人员更加系统全面的了解该地区基本情况,并为后续利用综合物探技术开展水文地质勘探作业奠定良好的基础,实际工作也会变得更具有针对性。
2.2选择合适勘探方法
综合物探技术包含了地震勘探、探地雷达、瞬变电磁等方法内容,对于不同勘探技术所适用范围及应用优势也存在一定的差异,要充分发挥综合物探技术在矿山水文地质勘探中的积极作用,就必须根据了解的矿山实际情况,对合适的物探技术进行选择和使用,只有这样才能探明矿山内部矿体赋存形态、岩层结构等,进而为矿山采矿作业科学规划和安全实施提供强有力的信息支持。另外,在选择合适勘探技术方法时,也要注意紧跟时代发展步伐,对相应勘探技术进行优化创新,并对最新出现的仪器设备进行使用,既能够保证勘探技术运用的先进性水平,又能够提高实际工作效率和所得勘探信息准确性。
2.3明确勘探实施流程
综合物探技术在矿山水文地质勘探中应用,主要流程包括测线设置、参数设计、间距优化等内容,实际操作要严格按照规定流程执行,只有这样才能确保最终勘探质量。在测线设置上,可以根据实际情况对测线技术加以利用,以实现对被测区域地质状况的实时监控,操作中也应注意设置仪器,作业时可以以折射波测量点为依据,对系统的实际位置进行确定,同时对各种资料进行比较分析,并在此基础上对测线进行优化布局,以取得预期工作效果;在参数设计上,要充分考虑到矿井勘探的实际需要,并对矿井湿度、水文等关键参数内容进行收集与评价,执行时还要考虑到影响勘探精度的各种因素及如何进行有效控制,最后按照规程规定对激振参数、土层参数等进行合理设定,促使综合物探技术勘探矿山水文地质工作更好的展开;在间距优化上,需要对井口间距达到矿区地质勘探要求引起高度的重视,实际布置时可以根据矿井的实际条件和选用物探技术进行确定,同时要保证最终勘探结果准确性,还要注意在区间内设定合适的间隔,以防止出现较大误差的情况。
2.4加强勘探结果分析
在完成矿山水文地质勘探工作以后,要保证所得勘探结果真实和准确,还要注意对综合物探技术应用所得的水文地质勘探信息进行仔细分析,操作时可以将所得的勘探结果与以往矿山勘探所得数据信息结果进行对比分析,并将注意力放在两者存在较大差异的地方,通过深入分析造成这一情况的原因和组织开展针对性勘探工作以后,再对得到的勘探结果进行比较,可以切实保障勘探结果准确性和有效性,进而为后续矿山安全顺利作业奠定良好的基础。
3实际案例分析
3.1工程概况
某矿井位于丘陵地带,整体地势呈现出北高南低的特点,并且在矿区范围内存在2组矿层,矿层的产状比较稳定,厚度在6.2m左右。在开展水文地质勘探工作之前,根据以往地质勘探所得资料发现,在矿区范围内存在断层裂隙,整个分布范围比较广,并为地下水富集与转移创造了绝佳的条件,涉及到的地下水类型主要包括裂隙水、岩溶水等,为进一步了解矿区水文地质情况,决定采用综合物探技术进行勘探作业,以更好把握矿区地质结构和断层裂隙发育情况,进而为矿山作业和安全防护提供有力的支持。
3.2综合物探技术实施方法
在本次矿山水文地质勘探中,对综合物探技术进行运用,主要采用了地震勘探技术和瞬变电磁技术。在地震勘探技术上,主要包括资料采集、信息处理和结果解释三个环节,在资料采集时主要是通过人工激发地震波的方式,使地震波持续向地下传播,并在遭遇介质性质不同的地层时,地震波就会发出不同的折射反射,这时候就可以直接通过地表检波器对返回的地震波进行有效的接收,然后结合震源特性、检波器位置等信息,就可以对矿井范围内的地质状况进行详实的了解。在对获取信息进行处理和解释时,就可以发现矿井采矿层的底板岩石主要为砂岩和砂质泥岩,并且矿层的波阻抗与周围岩层存在较大的差异,其反射波强度已经达到2T,对其进行追踪对比可以判定有断层的特性。另外,勘探作业时要保证所得数据信息真实和准确,还要对地震勘探作业方法进行细致把握,操作时根据矿区实际特征总共设置了10条地震勘测线,并且将每条勘测线的距离控制在200m左右,对相关数据进行采集所使用的是规格相同的检波器,最终数据观测系统总共接收道有90条,信号激发所采用的是中间不对称方式。在瞬变电磁勘探技术上,实际运用主要是在接地导线中通入脉冲电流充当电源,并在激励探测目标感生二次电流以后,实现对目标物相应情况的有效查明,从整体来看该项技术应用体积效应小、穿透性比较强等优势较为明显,甚至还可以依托其开展剖面测量与探测工作,以实现对矿区水文地质情况的有效测定。透过所得勘探资料,发现矿井内构造地质体与周围介质的电阻率存在一定的差异,并且含水断层、裂隙等表现出的电阻率呈现出偏低的状态,当断层与不同地层进行沟通时,内部存在的破碎物特性也有明显的差异,这些差异主要体现在透水性和富水性上面,通常情况下,砂岩地层中的断层破碎带电阻率就会表现出较低的情况,并且富水性比较好,不过在砂质泥岩中这些表现情况则恰好相反,由此也可以将之作为科学判断地层裂缝与含水层富水性的重要依据。此外,要保证勘探所得数据信息准确性,也要对瞬变电磁勘探技术应用方法进行细致把握,实际作业时在矿区设置了8条勘测线,并且有6条为加密线,在正式勘测时要先对使用的仪器设备进行调试,在保证测试结果精确性以后,就可以对各项规格参数进行科学合理的设置,比如发射电流为7A、频率控制为25Hz、接收线圈直径为1m等。
3.3勘探结果研究分析
在地震勘探结果上,通过地震反射波所追踪到的中波组特性,发现比较明显的测线是西部测线,编号为DZ04,在对其进行追踪对比以后,对各勘测点交点实施闭合处理,发现矿井主要采矿层区域的反射波连续性比较好,并且呈现出较为明显的波组特性,不过依然存在有部分桩号波段缺失的现象,在该区域范围内也都分布着较为零散的波组,这时候结合所得勘探结果,就可以推断出现的零散波组情况,就是因为该区域为陷落柱区域,而出现的有明显波组扭曲情况,在参考以往所得勘探资料以后,就可以判定该区域为断层构造。在瞬变电磁勘探结果上,可以选择与地震剖面相重合的勘探线进行分析,发现地面标高超过600m以上的电阻率分布都十分地均匀,并且从整体上来看呈现出中、低的特点,从中也反映出丘陵地带矿层的特征,然而受到断层构造影响,使得电阻率在横向均匀性方面出现较为明显的上下波动状态,具体表现为地面标高60m以上的下视电阻率较为均匀,并且与灰岩保持高度的契合;在标高0m水平出现电阻率异常的情况,这里可以推断是陷落柱构造原因所致;在标高60m~100m电阻率等值线出现扭曲变形的情况,并且伴有低阻异常的现象,这里就可以判定是断层富水区的原因。
3.4综合物探结果解释
根据最后勘探所得结果,发现勘探范围内总共出现了1个陷落柱、6块富水区域和21个断点,并且这些断点基本上都覆盖在所有进行勘探的区域,在对所有解释断点进行组合分布以后,可以将其划分为8条组合断层,对于勘探区域内的各个断层及富水特性也基本已经查明,主要表现为分布在灰岩中的承压含水层,整体分布较为广泛,并且含水量比较大;集中在断层北部的含水层,处于断层交汇位置岩溶水水量比较大,并且该区域还存在岩层破碎、裂隙发育等的情况,这无疑就打通了上下含水层相互导通的关节,使得主要陷落柱的富水性比较强;勘探区域内的断层西部和北部,也存在面积较大的富水区域,而这些水资源主要来源于灰岩岩溶水。另外,以现有勘探结果为基础,对该矿区的一些重点位置区域进行钻孔勘探,所选择的钻孔位置主要为灰岩和断层破碎带,在通过钻孔打通断层破碎带以后,发现破碎带的厚度已经达到50m,最后根据矿井钻探数据可以知道,采用钻孔勘探方式和综合物探方式取得的勘测结果基本一致,侧面也反映该次矿井水文地质勘探对综合物探技术进行运用是切实可行的,并且勘探结果准确性也能得到极大的保障。
4结语
本文是对综合物探技术在矿山水文地质勘探中应用的研究,随着社会不断进步与发展,人们生产生活活动的开展对各种能源资源的需求也日益提升,在推动矿山事业快速发展的同时,矿山水文地质勘探作业也受到人们密切的关注,主要是水文地质勘探作业的有效开展,可以为矿山采矿作业提供丰富的水文地质情况信息,并极大保障了采矿作业安全性。实际操作中,注重对综合物探技术进行运用,由于综合物探技术融合了多种物探技术,这就能够有效弥补单一技术运用存在的局限性,使整个矿山水文地质勘探工作更加高效的完成,所得勘探数据结果准确性也能得到极大的保障,不过要想取得这一理想工作效果,就要对综合物探技术有一个全面系统性的认知,并根据矿山实地情况选择最为合适的勘探技术进行运用,只有这样才能充分发挥出综合物探技术的优势作用,推动矿山勘察作业获得更进一步发展。
