矿山深部开采地质保障综合物探技术研究

2019-07-22洪小凡

世界有色金属 2019年10期

洪小凡

（中国煤炭地质总局普查队，江苏徐州 221006）

由于矿山挖掘设备的机械化以及开采规模和开采深度的逐渐加大，矿山深部地质灾难的预防问题就显得格外重要了，尤为关键的就是假如一个中大型以上的、高度机械化的矿山一旦在开采过程中发生矿井地质灾害，其对社会和国民经济的影响与损失将会是不可估量的[1]。矿山矿井地质灾害的种类比较复杂，在矿山深部开采过程中，断层、塌陷柱、含水体、岩浆岩、裂隙区、矿层结构变化等都是不容忽视的灾难性地质体，它们严重损坏了矿层的接连性，大大降低了机械化采矿的工作效率，严重者甚至可能会导致地层渗水，瓦斯爆炸等安全事故，为矿山的安全开采带来一定程度的威胁。矿山深部地质保障综合物探技术凭借其独有的信息量比较大、图像分辨率极高、物性参数比照比较多、控制网较为密集等一系列优点，使其可以较为精准地探测到矿山内存在的小规模断层地带、塌陷柱、含水体等灾难性地质体[2]。因而，地质保障单一物探方法在预防矿山地质灾害以及防治地质风险过程中通常会取不了比较好的地质效果，但是地质保障综合物探方法在预防矿山地质灾害以及防治地质风险方面的优势比较显著。

按照国家开发银行和中国矿山地质总局的联合调研显示，地质保障综合物探能够有效查出矿山地质结构(断层构造、塌陷柱等)、采空区以及含水层的具体分布等，为矿山的深度开采、开采方式以及事故预防创造基础条件，能够在一定意义上避免井喷，提高矿山开采的上限，增加资源利用率。

1 矿山深部开采地质保障综合物探技术

为了确保矿山深部矿产资源的安全开采，有必要对多项开采地质灾害所导致的要素进行精细化探明和分析，因为目前国内绝大部分赋矿区均具备多矿层深度发育的特征，深部开采一般来说包括2种意思：首先，矿产资源的埋藏深度变得越来越大[3]；另外，矿山上部矿层开采完毕后，才可以继续开采下部矿层。矿层埋藏绝对深度的持续增加，会导致常规化钻探勘查工作量的连续增加，综合物探勘探信号猛烈衰减，对于上部出现的诸多采空区内下部矿层开采，钻孔难以穿越采空区，综合物探勘探信号就会被上部采空区所屏蔽而严重影响到矿山深部的实际勘探效果。所以，需研究科学、高效的矿山深部开采地质保障综合物探技术工艺，进而实现矿山深部开采对其地质环境的深度勘探。

1.1 工作布置

首先，需要用大功率激电设备对矿山勘探区进行中梯度设置对的扫面，测线一般会布置278条，长度大概为1450m[4]；其次，在激电扫面区域的3大靶区内，用音频大地电磁勘测法探清矿山深部构造以及其延伸状况；最后，综合预测找矿靶区以及成矿地带。

1.2 三维电性数据体的形成与数据分析

借助于对外工作采集的在二维平面或三维空间内的一个随机数据进行网格化(线性数值、距离加权、函数插值等)。获取到空间或平面化的网格数据[5]，对三维电性数据进行一系列的数据分析，比方说边缘查探的方法去明确空间三维立体的变化率最明显的改变位置，这些位置通常来说也是地质保障综合物探重点勘探的部位，比方说地质断层，破裂带等。

1.3 大功率激电扫面

大功率激电扫面后，按照下限值（1.39%）、地质构造的基本信息，选定了3个一级激电异常靶区，分成A、B、C三部分。设定A、B靶区具有低阻、高极化的明显特征，和矿区控矿构造F10地带碰触，推测其矿致发生异常，找矿前景比较好；C靶区具有低阻、中高极化特征，同样具备找矿前景。

2 实验与效果分析

为了更加清楚、具体的看出此方法对矿区深部开采的实际应用效果，特与单一物探技术进行对比，对其勘探精确度进行比较。

2.1 实验准备

为保证试验的准确性，将两种勘探技术置于相同的试验环境下，以山西临汾某一100平方米的矿山为例进行勘探实验。

2.2 实验结果分析

实验过程中，通过两种不同的勘探技术同时在相同环境下进行工作，分析其勘探精确度的变动。实际效果对比图见下图所示。

根据实验结果，可以明显看出，本文提出的矿山深部开采地质保障综合物探技术与单一物探技术相比较，其勘探精确度不仅一直居高不下，且自2小时--4.5小时期间呈现正比例关系，即随着时间的增加，其勘探精确度随之增加，4.5--8小时之间，精确度保持平稳大概在百分之八十五，之后持续升高，这在一定程度上增加了矿区深部勘探的精确度。