新技术在矿山地质勘探中应用及发展趋势

潘红波

矿山地质勘探是矿山开采的关键，尤其是我国幅员辽阔，地质条件极为复杂，必须对矿山的地质条件做到足够的了解，才能够保证矿山开采的顺利进行。但在实际的矿山地质勘探工作中，会受到经济、地域、技术等情况的限制，导致矿山地质勘探不够充分，需要加强对新技术的了解和应用，不断提高矿山地质勘探水平，并随着新技术的发展趋势，提高矿山地质勘探的质量和效率。

1 矿山地质勘探概述

1.1 矿山地质勘探的主要内容

矿山地质勘探主要包含了制定开采计划和管理矿山能源存储两个方面内容，都需要对矿山进行全面、深入和准确的探测，掌握详细的矿山地质和水文等条件，通过掌握的数据信息可以为后续的其他工作提供所需资料，保障矿山开采的安全和可持续性发展。关键是对矿山区域内矿石的物理性能和矿区岩石结构等部分做到足够了解，对矿区储备量和贫化程度做好管理，最大程度避免勘探不足造成的安全事故。所以再进行矿山地质勘探时，需要根据矿山的实际情况，采用相应的勘探技术手段，保证每一项勘探数据的准确，还要将所有勘探数据进行综合对比分析，了解矿山资源的区域分布情况，指导矿山开采和管理工作的有序进行。

1.2 矿山地质勘探技术的应用现状

我国的矿山地质勘探技术方法较多，以钻探的应用范围最为广泛。但矿山地质勘探必须做到足够的充分和详细，需要针对实际的矿山情况，采取适当的勘探技术，掌握准确的地质情况，作为矿山开采的重要参考数据。而当前的矿山地质勘探技术应用中还存在部分问题，导致勘探质量和效率无法保证，可以通过对勘探技术的完善和创新等方式，提高勘探技术的水平。

当前的矿山地质勘探技术应用问题最多见的就是缺乏针对矿山岩土性质基础的区域性划分，导致矿山地质勘探技术应用的针对性和适应性不足，从而影响到勘探技术的应用效果。其次是岩土的取样研究较为片面，无法充分反映出复杂性的岩土结构特点，尤其是风化岩、残积土和粗颗粒土等成分在结构中的作用无法得到明确。一旦在大范围的研究试验中缺乏全面的数据支持，将直接导致数据分析结果出现较大偏差，无法为矿山地质勘探和开采提供参考价值。

还有在人才方面，我国对矿山地质勘探人才体系的重视度不足，没有形成完整的教育体系，导致人才力量供应不足，人才的发展路线也不够明确，缺乏对人才的吸引能力和培养能力，难以打造高质量的人才队伍，不利于矿山地质勘探的长期和良性的发展。部分矿山地质勘探人员并不具备勘查技术的理论知识和应用的实践经验基础，对于勘探资料和数据的整理分析也无法做到足够全面和深入，当矿山地质勘探面对复杂程度和困难程度较高的情况时，难以得到及时有效的处理，会延缓矿山地质勘探工作的进展，无法完成矿山的地质勘探的任务目标。

1.3 矿山地质勘探含义和技术方法

矿山地质勘探需要采取各种技术方法，对矿山的地质环境进行全面的勘探，为矿山开采提供科学依据。在进行矿山地质勘探时，需要做好持力层的选择，并保证持力层地基承载力的良好状态，有助于地基类型的明确，可以深入进行计算机基础参数的调查研究。矿山地质勘探以挖掘具有较高工业意义的矿产作为任务目标，需要结合多种矿山地质勘查技术方法，对矿产的质量和标准等情况进行了解，还要对矿山建设设计所需的地质资料和矿产储量等信息进行收集，保证地层、矿产、构造和水文等地质勘探的准确。通常以钻探、槽探和地球物理等地质勘探技术方法为主，能够通过人工和机械结合的方式，从不同的角度对矿山地质情况进行探查。其中应用最为广泛的是钻探技术方法，能够通过钻孔的方式掌握更深层的地质情况，对地表下地层的鉴别和划分都更为准确。

1.4 矿山地质勘探技术的应用准则

（1）符合客观规律

矿山地质勘探会受到地质条件和环境条件等情况的影响，导致复杂度和难度较高，必须要综合勘探区域的实际情况，并根据我国的经济和社会发展需求进行，对勘探的各个环节目标和内容进行调整，才能够保证矿山地质勘探的合理性和有效性，避免其他因素对矿山地质勘探的不良影响。

（2）拓宽技术领域

矿山地质勘探具有较强的专业性和技术性，必须对专业水平和技术水平进行严格要求，确保每一项勘探工作的确切落实。在此基础之上，还需要不断增加勘探工作的广度和深度，与我国当前的经济和社会需求发展相适应，满足越来越高的勘探要求，可以对矿山地质勘探的范围和服务领域进行扩大，发挥出更多样化的作用。

（3）融合高新技术

矿山地质勘探的质量和效率对后续矿山开采等工作的影响较大，可以将高效的现代化新兴技术融入到矿山地质勘探中，充分利用高新技术的先进性优势，对矿山地质勘探进行现代化、信息化和智能化的优化，构建更加符合当前时代发展的矿山地质勘探体系，能够较大程度提高矿山地质勘探的质量和效率。

1.5 矿山地质勘探技术的重要性

矿山地质条件往往较为复杂，尤其会受到不同地质环境和气候环境等因素的影响，存在着较大的差异化特征。如果对矿山的地质情况不够了解，将对矿山的矿产和地质结构分布情况产生错误认知，一旦进入开采阶段将增加不必要的人力和物力投入，甚至引发安全事故。矿山地质勘探技术可以通过科学的技术手段，对矿山地质情况进行深入探查，掌握准确的矿山地质数据信息，便于后续矿山开采或管理等工作的开展。

2 新技术在矿山地质勘探中的应用

2.1 GIS 技术

矿山地质勘探需要深入到复杂的地质结构当中，掌握各个地层的构造情况，需要对大量的勘探数据进行分析和总结。GIS技术将地理空间作为技术基础，可以将收集的数据信息建立成地理模型，通过直观的视觉化系统将大量数据和图形进行结合，既能够科学保存和计算大量的探勘数据信息，还能够进行更直观的展示，有利于矿山地质勘探工作的有序进行，还有利于矿山地质勘探及其他工作的分析与决策的制定。

2.2 地球物理技术

地球物理技术的应用历史较早，能够通过定量物理的方式，对地球内部的矿藏资源进行准确的分析，在矿山地质勘探中的应用极为广泛，积累了大量的技术应用经验。可以利用地球物理技术对矿山每层地质条件进行评价，并对工作面地质条件进行综合分析预测，还可以对矿山开采进行动态监管。

2.3 射线勘探技术

射线勘探技术的主要原理在于地壳内有着天然的放射线元素，可以根据射线在不同岩石等物体的不同反射情况，进行科学的分析和判断，通过射线仪器准确掌握地下水文和地下层断层等情况。射线勘探技术具有较高的应用效率，能够缩短矿山地质勘探的时间，应用也较为便捷。

2.4 遥感技术

遥感技术可以对复杂的矿山地质情况进行清晰的全面分析，尤其是在岩层分布复杂的情况下，传统矿山地质勘探技术只能对某区域的具体数据进行分析，实际的矿层分布情况还需要由技术人员结合数据和地理等信息进行模糊推断，效率和准确性都较低。遥感技术以电磁波理论为技术基础，可以通过红外线和可见光等情况，对较大范围内的矿层分布进行遥感测验。再与计算机系统进行结合，对测验数据进行快速的整理和分析，形成清晰的遥感图像，将矿层的具体分布展示在图像中，能够对后续的矿山开采工作进行精确的指导。

2.5 地面地震勘探技术

地面地震勘探技术需要人为模拟地震的情况，基于传播介质和密度差异等分析理论，通过观测地震向下传播的整个过程，分析地震波的传播规律。我国的地面地震勘探技术成熟度较高，能够掌握石油或煤炭等地震波波形的传播规律，从平面和立体两个角度对矿层分布进行判断，还能够掌握断层分布和最大倾斜角分布等情况，能够达到较高分辨率的效果，为分析岩层结构和矿层结构等信息提供准确的勘探依据。

2.6 地质雷达和重磁电技术

地质雷达和重磁电技术在断裂和沉积盆地等区域更适合应用，能够达到更好的勘探效果。主要在于地质雷达和重磁电技术可以通过重力及磁力对勘探区域内的局部构造信息进行准确勘探，还可以提供区域内地势走向和构造范围等详细信息，有利于对勘探区域的整体了解和分析。当勘探区域存在岩溶发育地带等特殊地质构造环境时，也需要采用地质雷达和重磁电技术进行勘探。

2.7 测井勘探技术

测井勘探技术可以针对矿层的具体性质、质量、高度和厚度等信息进行采集，还可以对矿层中的泥沙和炭灰水等情况进行测定，能够为矿山开采提供全面的数据参考，保证矿山开采的安全性。测井勘探技术需要与气测井或水文测井等设施进行结合，分析核、电和声等物理参数掌握矿山地质情况，可以达到较深的勘测深度。

2.8 瞬变电磁技术

瞬变电磁技术的应用在水文地质勘探中更为常见，主要在于瞬变电磁技术可以通过水文地质勘探地表铺设线框的方式，在线框中输入跃阶电流，在突然断开回线电流的情况下，线框下部空间将产生感应场，保存电流产生时的磁场。感应场还会在时间推移的作用下，进行持续的向下传播和扩散，感应场能量将在这个过程中不断衰减，可以掌握由浅至深的地理结构变化，最终将感应场的能量变化进行总结分析，能够反映出实际的水文地质情况。

2.9 VIF 技术

VIF 技术能够达到比电磁技术更高的效率和更好的效果，技术应用的成本也较低。其技术原理在于对电磁场的充分利用，达到14-24kHz 的发射频率，可以快速实现寻找矿区的目标。还有极高的便利性和特异性优势，更易于携带，可以在任何地方接收到至少一个VIF 电台信号，更适合在环境复杂的矿山地质勘探中进行应用。VIF技术的应用可以有效解决勘探工作中范围小和准确性低的问题，能够掌握更多的矿山地质情况，通过对获取的数据信息进行整理分析，掌握到的矿区位置和分布精确程度也更高。所以VIF 技术在其他国家得到了大量应用，不同国家的发射频率和额定功率都不相同，比如日本的发射频率为17.3kHz、额定功率为400，英国的发射频率为15.9kHz、额定功率为480。

2.10 GPS 技术

GPS 自诞生以来就在多个行业领域中得到了广泛应用，尤其是在生产和生活领域中，通过技术优势解决了大量的生产和生活难题。GPS 技术可以提供准确的三维定位坐标，尤其是在矿山地质勘探工作中，能够掌握准确的矿区位置，提高矿山地质勘探的地下矿物定位能力，并对矿山地质结构特征进行深入分析，掌握地下矿物的具体成分，所以GPS 技术的应用较大程度的促进了矿山地质勘探效率和精确性的提高。

3 矿山地质勘探技术发展趋势

矿山地质勘探技术随着科学技术的不断发展推陈出新，并随着技术的长期应用对技术问题进行不断改善，可以使技术水平不断提高。尤其是在物探仪器方面，仪器的精确度、灵敏度和分辨率等性能越来越高，并不断融入更多的远程实施控制和数据分析处理等技术，实现更多仪器性能作用。未来还将大量融入信息化、自动化和智能化等技术，使矿山地质勘探技术得到质的飞跃。

3.1 矿山井下勘探技术

传统的矿山地质勘探技术难以对小型断层褶曲情况进行准确的勘探，尤其是地面勘探会大大限制勘探技术的发挥，需要针对这种情况开发更具针对性的勘探技术，才能够达到理想的勘探效果。经过国内外专业研究和应用实践发现，井下勘探技术的效果较好，可以通过物探或矿层钻探等方法，掌握矿山的地质情况。在20 世纪初，国外研究学者经过深入理论分析，发现整个矿层的密度在中间矿层区域最低，能够形成一个低速槽，针对这种情况研发了槽波地震勘探技术，可以在井下进行高精确度的探勘工作。之后随着探地雷达技术的发展，产生了精确度更高的勘探雷达系统，可以更准确的对矿层情况进行勘探，明确断层和裂隙的具体定位。

3.2 水平钻进技术

国外的采矿技术研究起步较早，对水平钻进技术的重视程度较高，可以采用水平钻进技术进行矿层水平方向的钻进，并通过随钻测斜技术的辅助提高水平钻进技术的质量和效率。我国对水平钻进技术的研究力度也在持续增加，推动了水平钻进技术的广泛应用和水平提高，可以在多种矿山地质情况下开展勘探工作，在井下勘探和地面勘探都能够发挥出较好的技术作用。

3.3 多手段综合勘探

随着矿山地质勘探技术的不断发展，多种技术手段综合勘探的应用越来越常见，可以充分利用不同技术手段的优势，保证勘探的顺利进行。比如在进行矿区选址时，可以采用钻孔的方式对岩层的实际情况进行分析，掌握岩层的强度和渗透率等数据。多手段综合勘探需要根据实际的矿山地质情况，选择适当的技术手段进行应用，可以灵活和精确的掌握各项勘探数据，避免数据误差等问题的发生，所以多手段综合勘探将成为未来勘探技术的主要发展方向。

3.4 动态地质勘探技术

传统的矿山地质勘探技术掌握的数据信息都为静态数据，只能反映出矿山在静态条件下的地质情况。但在进入矿山阶段后，会受到动力地质的影响，使矿山地质情况产生动态性的变化，如果不能做到全面掌握和科学分析，将产生较大的安全风险。所以需要采用动态地质勘探技术，充分掌握和分析矿山地质的动态特征，保障矿山开采的顺利进行。需要在开采过程中进行不同连续点位的多次勘探，可以掌握实时的动态数据，并记录应力和物性的变化数据，通过对数据的分析能够了解矿山整体的动态地质变化情况，对开采活动进行适当的调整。

3.5 引入高新科学技术

当前的高新科学技术发展极为活跃，矿山地质勘探技术也在不断融入新的技术理念和方法。比如与信息技术的结合，使勘探技术大量应用计算机软件，极大程度的提高了勘探工作的准确率和效率。还能够实现远程的勘探控制，扩大了探勘的范围和深度，使勘探技术的适用性更强。计算机的处理能力也远远高于人工处理，既可以保证数据处理分析的准确，又可以提高数据处理分析的速度，并减少了在人工方面的投入。所以未来还需要不断引入高新科学技术，使矿山地质勘探技术不断强化，满足越来越高的勘探需求。

4 新技术在矿山地质勘探中需要解决的问题

4.1 环境污染

部分矿山地质勘探技术会对地质条件造成一定程度的破坏，对周边环境的影响较大，需要对技术的应用进行一定范围的防护，可以有效控制对环境的影响程度。但部分矿山地质勘探技术人员存在违规操作等问题，对地质条件和周围环境的破坏难以防范，容易产生较为严重的破坏，包括土地塌陷、水土流失、耕地破坏、水源污染等。在新技术应用和发展的过程中，需要从技术层面解决传统技术产生的环境污染问题，对矿山区域的综合情况进行科学分析，根据分析结果制定科学的勘探方案。还可以从加强技术人员的培训和管理方面着手，避免人为的环境污染问题。

4.2 矿井水防治

我国的矿产资源极为丰富，但部分区域除了大量的矿产资源以外，还有着大量的地下水资源分布，加剧了矿山地质勘探和后续开采等工作的难度，如果无法做好矿井水防治，将导致较高的矿井内溢水量，存在极大的事故隐患。我国对矿井水的防治极为重视，但主要集中在浅层矿井水治理，对深层矿井的溢水情况难以进行有效处理。且不同矿山的水文地质条件差异性较大，在复杂的环境下更无法做到针对性的防治。在新技术应用和发展的过程中，可以加强对矿山水文地质条件的勘探，掌握准确的勘探数据，对矿山地质情况进行全面的科学分析，能够针对实际的水文地质条件制定有效的矿井水防治计划。并积累不同水文地质条件的矿井水防治经验，加强对矿井水防治的能力。

5 结语

我国的矿山地质勘探技术经过多年发展，通过与新技术的不断融合，促进了矿山地质勘探质量和效率的不断提高，能够与当前的经济发展和社会建设相适应，确保达到矿山地质勘探的任务目标。并通过新技术的应用掌握更加详细和准确的矿山地质情况，为后续的矿山开采等工作提供完善的勘探依据，有利于矿产资源的充分利用，促进矿产行业的整体发展。