矿山深部找矿工作中放射性物探方法的应用效果分析

2021-10-30郝乐辉

世界有色金属 2021年9期

卢腾，郝乐辉

（1.江西省核工业地质局二六一大队，江西鹰潭 335000；2.江西省能源矿产地质调查研究院，江西南昌 330103）

矿产资源在我国现代化建设中发挥着不可或缺的作用，但随着开采力度不断加大，部分地区的地表矿和浅矿层的产量已经无法满足经济发展需要。关于放射性物探方法的研究，国外主要集中在地表勘探以及采空区勘探层面。国内的放射性物探研究，主要是由科研院校和研究院等单位率先开展，利用放射性物探方法的先进技术，模拟开采场景，研究放射性物探方法在深部找矿应用中的效果。

文献[1]详细介绍了鄂尔多斯盆地的水文地质条件，以富县作为研究对象，应用多种物探方法进行了综合研究[1]。文献[2]通过高精度的测磁以及激电测量工作，描述了内蒙古扎赉特旗神山的矿产资源的分布情况[2]。放射性物探方法具有比其他物探方法更环保的特征点，近年来被矿产开采领域广泛应用。研究资料显示，目前学术界关于放射性物探方法的应用效果分析的文献并不是十分丰富，需要进一步深入研究。

1 矿山深部找矿工作研究现状

地质找矿作为矿产开采的重要环节，是在矿山深部开展找矿工作的常见技术手段。矿山深部的找矿工作，需要在现有的在找矿数据以及找矿经验的基础上，结合先进的技术手段进行合理的成矿预测。依据矿产资源的开采状况，将研究区划分为高、低两种程度的找矿勘查区域。由于地质条件等多种因素影响，矿山深部地区的空间结构与地表浅层的裸露程度等信息都比较难以获取[3]。为了解决相应的技术难题，国内学者参考了国外的研究资料，并且结合我国的总体地质特征，矿山深部的找矿工作已经取得了较大进展。但是部分地理条件较为恶劣的地区，还不能完全应用现有的物探方法，必须在整体基础上，继续开展相关研究。

2 矿山深部找矿工作中放射性物探方法的应用效果分析

2.1 探测精度效果分析

放射性物探方法在矿山深部找矿工作中，具有较高的探测精度，通过检测矿体内物质的放射线元素的成分变化，寻找矿山深部的矿产资源。对探测异常的部分，提取被动源元素特征，同时，感应外来的低频以及高频电磁场，利用放射性物探方法的作用原理，在原有的基础上，延伸探测的深度。在矿山深部设定放射物质的感应装置，将大地介质中的放射物质完全释放，以便排除其他放射元素的干扰[4]。根据矿体中不同放射元素的化学特征，划分地层结构的不同深度层。先获取地表结构中不同地层的放射磁场信息，再收集矿山深部地层的放射磁场信息，根据测量到的信息计算矿山深部地区的探测距离。结合探测仪器和设备，按顺序开展数据采集、数据转换与处理以及物探技术应用的步骤。在应用放射性物探方法的过程中，为了保证放射性物质能够被准确获取，需要根据探测任务进行实时监测记录，以米为单位，不断延伸探测深度，并尽量将探测位置选择在视野开阔的地方。放射性物探方法自身具有不受高层信号屏蔽、装备便捷以及信息丰富的特点，能够利用天然放射性能量，减少电力设备的使用，能够在实际应用中减少电能消耗。将矿山深部的探测信号设定在合适的频率区间内，就能在很大程度上保证工作人员能够有效接收到矿体内的放射性物质。当探测信号穿过气体中的阻带层时，同样能够有效探测工作的精度。

2.2 探测密度效果分析

通常情况下，矿山深部的物探工作与矿体内放射性物质的排列密度会影响探测效果，因此需要结合放射性物探方法进行实地勘探。探测密度不仅包括矿体内部的密度，还包括矿体周围的土壤密度，因此在研究过程中缺一不可。矿山深部的地表场源，表现为光线垂直入射到矿体内部，与矿体内的物质产生化学反应后，会出现水平极电磁波不稳定的现象，为采数据处理工作节约了一部分时间。但是矿山深部的场源天然的程度较高，导致信号传输较为不稳定，需要利用物探方法的信号解析功能进行处理，然后得出完整的探测信息。据资料显示，矿山深部的原生地层状态会受时间影响，在不同时期呈现出不同的状态特征，具体分为纵向变化与横向变化，但无论是哪种变化状态都会影响矿体物质的排布密度。因此，利用放射性物探方法，获取矿山深部的地层结构变化特征，并不断加强探测密度。放射性物探方法的作用基础，就是矿体内物质与周围的空气介质之间产生的化探异常信号频波，将信号频波固定在同一个信道上，进一步对矿体深部展开探测。由于矿井深部的施工条件较差，为了避免出现施工安全事故，需要在施工前对矿体内部结构进行预测和识别，而放射性物探方法具有较高的探测密度，能在探测过程中提供矿山深部的地质体信息，保证探测工作的密度符合施工标准。

2.3 探测速度效果分析

在矿山深部找矿工作中，应用放射性物探方法能够有效提升探测速度，直接减少人力、财力和时间的投入。在探测过程中，不同类型的矿体，其磁场强度也不同，是影响探测速度的原因之一。将放射性物探方法作为研究不同矿体类型和地质体的技术支撑。此外，矿物含量不均也会影响探测速度，需要在施工前对矿山深部的周围地表和矿层展开详细调查。通过测绘矿体内物质的异常曲线，得出具体数据信息，并根据等值线特征，研究矿体的分布规律。根据矿体深部的地势走向与构造边缘的断裂程度，判断放射性物探方法的应用范围。通常情况下，矿体深部的零直线与等值线之间会存在一定差距，而这种差距极可能存在正向和负向的化探异常，在横向异化的条件下，化探异常的形态与矿体的接触带位置，体现出了矿体内的可能成矿位置。利用不同矿物质的元素差异，向矿山深部的地下层传输定量的放射物质，将电影胶片作为探测的基片，利用化学方法进行埋杯工作，并对采集到的样品进行生物提取。根据监测额结果，结合放射性物探方法，进行精细化处理，与传统探测方法相比，节省了多个探测步骤，而最终得到的结果具有较高的准确性。在勘探阶段节省的时间，能够为后续矿体开采工作提供更多的空间，并且获得更加可靠的探测结果。初期的物质感应范围通常是局限在矿体的地表周围，当频域里高频成分分布较广的时候，会缩小物质感应范围，结合放射性物探方法，能够快速获取扩散中期的矿体物质成分。

2.4 探测深度效果分析

由于探测对象是矿山深部，所以设探测设备的测量方式需要集合张量、标量和矢量三种测量方式。放射性物探方法，通常是应用在一维介质层和二维的地质目标体之间，在地质条件较为复杂时，也能够利用场源释放的特定信号，准确获取矿山深部的物质信息。当探测深度较浅时，通用型设备就能应用在找矿工作中，而当探测位置位于矿体中部时，就需要在探测前详细获取数据信息，探测位置越深，需要结合的物探技术就要具备更好的使用性能。矿山深部的探测收发距离，受探测设备的精确度以及技术条件限制，利用放射性物探方法，结合定距变频手段，选择近区测量或者远区测量的方式，布置探测工作。同时，利用放射性物探方法合理布置探测设备和回线装置，根据实际的施工情况，投入使用GPS定位设备，定位探测深度，具体如下图所示。

根据图1 可知，在整体的矿山深部条件下，回线装置的地点与地势走向有关。当矿山深部的土层厚度和矿体发育程度都较为发达时，探测设备的精度也需要调整对应的数值，并根据矿体周围的岩层结构进行科学探测。根据矿山深部的矿体排列布局，进行简单地延拓处理，主要目的是抑制来自周围的局部干扰，结合放射性物探方法，获取矿体深部的异常情况。在矿山深部，矿体的地质体积是影响探测深度的主要原因，一旦矿体的体积过大，需要先对矿体的体积进行测算，并根据地质体的埋深调整探测深度范围。