基于矿山地质构造中瑞利波探测技术应用分析

罗 丽

（吕梁职业技术学院，山西 吕梁 032300）

针对矿产的资源是社会发展经济的重要基础之一，进行采矿工作之前需对矿山的地质构造层进行安全测试与相关检查，确保在施工过程中不会有安全事故的情况发生。伴随科技的进步，通过利用瑞利波而制造的探测技术在矿产地质构造中进行了实际应用，能够更加直观、准确的探测地质构造的成分与信息，形成判断能否施工的主要依据[1]。本文主要通过瑞利波探测技术的原理以及在矿山地质构造中瑞利波探测技术的应用进行实验论证分析，通过构建矿山地质构造的探测器来将地层的构造层次解析出来，再利用瑞利波分析地质信息的特征，将瑞利波探测技术产生的图像通过探测器的屏幕显示出来，以图中的数据信息进行地质构造的成分分析，结合相应的数据，探究矿山地质构造。

1 基于矿山地质构造中瑞利波探测技术设计

1.1 设计瑞利波矿山构造瑞利波波段

在探究矿山地质构工作中，主要依据瑞利波的技术原理进行分析设计，瑞利波一种界面弹性波，主要是在具有一定柔软程度的光滑表面进行传播的一种偏振波，瑞利波的传播的过程中，随着传播的介质不同，相对应的波段长度也不相同，不同的波段在周期的传播曲线中可以体现出来高峰值与低谷值，根据高峰值与低谷值的标准差可以计算出平均速度V，通过传播速度V的改变，进而将对应的速度与需要探测的构造层进行对比，可以加大探测的精准程度[2]。

在矿山地质构造的探测中，主要通过瑞利波在不同介质下传播速度V的不同来对地质构造的成分进行分析，将瑞利波的周期设为T，波段设为则可以通过在不同介质的传播波段不同，以周期为单位对波段进行测量，可以得出T-V的曲线图，根据曲线图可以进一步分析出相应的地质构造。T-V曲线图如下图1所示。

图1 瑞利波T-V曲线图

如上图1所示，随着瑞利波周期T的不断变化，与其对应的速度V也随之无规律的改变。

1.2 构建瑞利波矿山地质构造探测器

通过瑞利波技术构建矿山地质构造探测器，以多回合扎线的方式，形成一个小型灵巧的探测器探头。在矿山等地理位置比较偏僻狭小的地方可以更加灵活的探入地底深处[3]，在探头的表层上加入波段频率共振的装置，以瑞利波作为计量单位，针对不同地层的构造与成分进行波形传播，由浅入深进行多方面的探测。

与其他普通探测器不同的是，瑞利波探测器的探头属于扁平的形状，可以360°进行旋转，可以多方位的进行全面的测试，在不同的测试点，进行探测地层时可以减少多余点位的人工记录，即测试一次相当于传统方式下的多次测试。同时与传统探测的方法不同的是，利用瑞利波技术的探测器可以通过成像直接将探测到的地理信息的数据呈现出来，不需要人工手动进行记录，从而形成一种准确而高效模式[4]。

1.3 运用瑞利波技术分析地质信息特征

利用瑞利波技术分析地层的地质信息特征，主要通过波段频率的不同以及瑞利波的传播速度不同而形成的曲线图为依据，再利用计算机的AutoCAD等制图软件技术，将测试到的数据经过人工在线制作合成一个系统的彩色图像，经过清晰度的调整，最终形成一个三维立体的平面图影像[5]。

可以在图中清晰地看到探测到的相关信息，根据颜色的深浅进行有序的排列。在矿山开发施工的过程中，最容易出现的是塌方现象，在做好人工的地质结构调查后，需要进行桩基的搭建程序，而在建立桩基之前需要对地质信息进行勘察来选取搭建桩基的最好测试点。在图像中可以显示出山脉中的裂缝，而在这类地层结构的图像中，存在裂缝的数量越多，对施工的开展过程越具有困难，存有裂缝的地区也时常伴随着大量的水资源，为开采加大了难度，由此可见，利用瑞利波图像进行精确的勘察大大减少了突发意外情况的发生。

2 实验论证

2.1 实验准备

本次实验主要选取一座矿山A为实验场地，确定矿山的地质成分情况下，以传统探测技术与瑞利波探测技术之间的精准程度为变量单位，论证瑞利波探测技术相比于传统的探测技术更加高效准确。

在选取实验场地之后，安排相关的实验组人员进行现场勘查，确定好实验的时间与当天的天气情况，利用所探测的矿区资源为中心，在四周进行探测点的设置，确定有三个以上的测试点，以保证在实验过程中，探究矿山地质构造的方式为唯一的变量，地质构造的精准值为唯一的实验因变量。

2.2 实验过程

本次实验设为实验a组与实验b组，a组为利用瑞利波探测技术对矿山进行地质构造分析，b组为运用传统的人工测量物理法对矿山地质构造进行分析，两组实验为对比实验，实验变量X为探测方法。

先后利用不同的探测方法对相同的测试点进行探测，实验设置为规定的二十分钟，探测结束后由实验人员记录下不同探测点的前后两组数据，记录成表并根据两组数据制作成曲线图方便对比结果。

实验a组与实验b组的相同测试点的不同数据的对比表如下表1所示。

表1 a、b组实验探测信息数据表

由此可见利用不同方法探测出的地质构造成分的数据相差值较大，利用瑞利波技术的实验a组对矿资源的百分比为30.558%，传统的探测方法的实验b组对矿资源的占比为38.2%，两者间相差了7.642%个百分点造成了针对矿资源的误判。根据以上两组数据，以矿山的实际情况为标准，对比出如下图2的对比曲线图。

图2 实验对比曲线图

从上图2中可以分析得知，在随着时间的变化，利用瑞利波探测技术的实验a组的精确度在8分钟左右时达到了高峰值，实验b组在12分钟左右时达到了高峰值，而两组数据的最高峰值的精准度的数值对比，得出实验a组的数值高于实验b组，准确程度高达92%以上，相比实验b组的85%高出了7%个百分点。

由此可见，利用瑞利波探测技术进行矿山地质构造的方法相比于传统的人工物理测量法的精准度更高，探测出的数据结果更准确。

3 结语

本文针对基于矿山地质构造中的瑞利波探测技术的应用进行了分析，通过构建瑞利波矿山地质构造探测器的原理与制作彩色地质构造的图像等实际应用，加深了对瑞利波探测技术的理解，本文主要为论证瑞利波探测技术相比于传统人工物理探测技术更加高效准确提供了相关证据。本文在实验过程中仍存在一定的缺陷，对实验对照组的实验次数较少，需在今后进一步的研究中进行改进。希望本文在矿山地质构造中的瑞利波探测技术研究等领域中起到一定的理论依据。