矿山地质工程勘查技术解析

郭佳伟

（中材地质工程勘查研究院有限公司，北京 100102）

1 引言

地质勘查作业是矿山产出前必须经历的工作，能为矿山生产运营提供安全保障。通过科学合理的勘查施工技术，了解潜在的地质灾害，为矿山开采、生产与运营提供一手资料，确保整个矿山生产过程的安全性与可靠性。新时期，在现代科学技术的快速发展下，矿山地质工程勘查施工技术得到了极大的提高，不仅能提升勘查施工的质量与效率，还能减轻工作人员的负担，确保勘查施工的有序进行。因此，对矿山地质工程勘查施工技术进行研究具有重要意义。

2 矿山地质工程勘查的意义

矿山地质工程勘查的意义表现为：（1）掌握地质详细信息。通过矿山地质工程勘查，利用先进的设备与技术，及时获取矿山现场地质环境数据，为矿山开采施工的有效开展提供支持[1]。（2）对矿山开采提出合理建议。矿山施工现场工程勘查的开展，能及时获取矿山工程参数信息，对当下环境安全性、整体情况予以精准评价，并给出合理建议。尤其是在基础施工、支护方式确定时，能在参数信息的参考下，为施工工作的有序开展提供帮助。（3）提升工作质量与效率。由于矿山生产前工程勘查是十分关键的一步，为提升勘查质量与效率，一般会使用当下比较先进的技术与设备，为矿山开采工作的顺利进行奠定基础。

3 矿山地质工程勘查技术

3.1 3S 技术

3S 技术在矿山地质勘查工程中发挥着重要作用，能有效获取矿山信息，并对数据信息进行分析，形成特定视图，为人们的管理决策提供支持。3S 技术的基础是计算机技术与网络技术等，3S 技术是RS、GPS、GIS 这3 项技术的集成，在一个系统中发挥这3 种技术的功效[2]。矿山地质相对比较复杂多元，对勘查设备与技术的精准度要求较高，传统测量方法难以对地质数据信息进行精准、有效掌握。3S 技术在勘查工程中，能有效打造数字矿山技术体系，通过数据库系统的建立，在系统中存储3S 技术收集的各项数据，为矿山地质分析提供可靠支持。3S 技术是矿山地质工程勘查中比较常见的技术，由于其良好的勘查效果，在地质勘查中得到了广泛运用。

3S 技术在矿山勘查中能在一个系统平台中发挥各自的优势。在对矿山开采沉陷进行监测时，可以将GPS 与InSAR融合在一起，在有效获取精准数据的同时，也能消除数据误差[3]。分析矿山土地利用情况变化时，通过获取遥感影像资料并与GIS 技术进行综合，能全面、系统地对土地利用情况进行监测。矿山安全监测中，GPS 与GIS 的组合，也能实现数据的有效采集与管理。

矿山地质勘查期间，通过3S 技术的应用，能有效获取矿体、岩层等数据信息，为矿山绿色开采提供一手数据资料。同时，也可以在地质勘查技术上，通过计算机模拟与仿真等方式，为绿色开采提供帮助。在矿山环境综合治理与监测中，3S技术的应用能与多项先进技术相融合，如3D 拓扑建模、可视化技术等，对矿山地质情况进行全面评价，为矿山绿色开采及环境保护提供帮助[4]。

3.2 遥感技术

矿山地质勘查中遥感技术的应用有如下特点：（1）高度不同，视野不同；（2）角度不同，形状不同；（3）尺度不同，精细化程度不同。所以，结合这3 个特点，本文对遥感技术的应用进行介绍。

不同尺度的遥感数据在矿山地质勘查中被广泛应用，三维影像飞行图与遥感多光色彩合成图比较常见，相比于传统地形图，它们的精准度更高，能为地质勘查工作提供支持。遥感光波图形可以在遥感技术的应用下快速获取，能清晰观察与提取矿物相关数据信息，保证矿区带矿资源评价的精准性[5]。通过1∶100 000、1∶50 000 比例尺的矿产遥感地质勘查图像的运用，能为矿床找矿及矿山开采施工奠定基础。在找矿预测中，通过相应尺度遥感技术的应用，能高效圈定成矿远景靶区。同时，也可以在矿区资源潜力评价中运用GIS 技术，通过图文、文字描述等数据库的有效管理，提升矿产资源评价效率。

3.3 瞬变电磁技术

岩石的导电差异是瞬变电磁法的基础，该技术是利用接地线源或者不接地回线向地下发送脉冲电流，以此对介质电阻率进行探测。其工作原理就是通过发射线圈导入波形电流，从而在导电岩石中产生感应电流，发射线圈断电后，受热损耗的影响，地下导电岩石中的感应电流随着时间而衰减。法线方向电性参数赋存情况通过探测的电阻率变化进行反映。巷道迎头超前探测，线圈要与迎头贴近，法线与迎头前方保持方向一致，移动时距离保持在0.1～0.5 m。迎头拐角处，为向迎头侧前方进行探测，可对角度进行调整，形成扇形观测系统[6]。

测点布置很关键，所以，要合理确定测点角度。测定时与工作面之间的夹角确定为30°、45°、60°、90°，一个夹角的测定方向为4 个，每次需对4 个方向的数据进行采集。为避免产生盲区，30°角探测方向的深度需合理确定，一般需控制在150 m以上。当探测深度设计为150 m 时，发射电线的磁矩、天线边长、发射电流及发射天线匝数分别定为900 A·m2、2 m、2～3A、20 匝。

3.4 水文、地质力学以及岩土力学技术

矿山地质勘查期间受到资源分布、地质环境影响，勘查难度相对较大，所以，为确保矿产勘查整体质量与效率，需要在勘查工作开展期间合理应用水文、地质力学及岩土力学相关技术。为得出数据之间的相关性，要在历史数据、当下数据的关联分析下，对地质问题进行阵地新分析，这样就可以对潜在的地质灾害进行全面分析，并结合实际分析结果得出预防措施。为提升地质勘查数据的可靠性与合理性，需合理使用水文技术、地质力学与岩土技术，在勘查期间要符合国家相关规定，确保操作的规范与科学[7]。

3.5 物理勘探技术

矿山地质勘查中物理勘探技术种类较多，常见的有磁法勘探技术、重力勘探、电法勘探等。（1）磁法勘探技术。这种方法的成本相对较低，通过物质之间相互的磁性差引起的磁场强度变化反映地质构造、矿产分布等，在实际应用中主要运用在金属矿山中[8]。（2）重力勘探。在对矿山地质构造、矿产等进行勘查时，重力勘探发挥着重要作用。在金属矿勘查中，这种技术的应用比较广泛，能对岩体进行有效判断，同时也能对断层进行划分。（3）电法勘探。人工建立的直流或者交流电是电法勘探的基础[9]。直流电阻率法：这种方法为阵列勘探方法，可对地质构造与水文进行勘查，但是容易受到地形的限制。直流时间域激发极化法：根据矿石和岩石不同的激电效应为基础，对大地的激电效应进行研究观测，用以解决工程地质以及寻找金属的一种电法勘探方法。可控源音频大地电磁：这种方法在实际应用中观测深度为3～10 m，具有较高的探测效率，且受外界干扰相对较小，结果相对比较准确[10]。

4 矿山地质勘查案例

以我国某煤矿区为例，该煤区属于巨型煤田，煤质优良，且便于使用机械开采。但是当地生态环境相对脆弱，水土流失、荒漠化现象比较严重。为对煤区生态环境进行治理，强化绿色改造，将3S 技术与瞬变电磁技术运用于矿山环境地质调查中，能有效提升地质勘查质量与效率，为煤区环境治理提供可靠参考。

首先，进行调查分析。利用RS 技术对煤矿区的土地资源、开采情况等详细调查，做好信息采集工作。在GPS 技术的帮助下，对煤矿区进行实时定位，在RS 图像上对地物信息进行定位，当信息源有错误时，需使用GPS 进行纠正。对采集到的RS 信息通过解译等工作，绘制出地质地形图与平面布置图。其次，进行规划设计。在数据信息调查分析基础上，设计土地复垦方案。最近，进行后期监测。对煤矿区土地资源、治理效果的了解需使用3S 技术实现实时、动态监测。在监测范围内布置监测点，监测点包括地表变形监测点、边坡监测点[11]。

在此次地质勘查中，3S 技术发挥着重要作用，能有效获取矿山环境地质数据，并对水土流失、荒漠化等进行初步分析判断。在野外调查数据时，通过遥感解译与评价模型应用，能便于数据上传、查询与修改。同时，也能对底板岩层为弱富水或者浅埋富水层情况进行科学推断。为确保推断的可靠性，需使用瞬变电磁技术，布置好测点后开展数据收集与分析，得到的探测结果为：工作面回风顺槽井下瞬变电磁法为0°、30°、45°、60°方向探测视电阻率等值线断层面。在4#～20#、24#～34#、78#～100#属于异常区，隔水性相对比较薄弱，异常区相对较强的为4～18#，得出底板岩层的隔水性相对比较薄弱。在本案例中通过3S 技术及瞬变电磁技术，实现了自动化测图，提升了测量数据的准确性，将测定地形点高程误差控制在（450±21）mm 以内。在实际应用中，3S 技术操作更加便捷，数据的参数与分析精准度更高[12]。

5 结语

在现代科学技术的快速发展过程中，矿山地质工程勘查技术出现了很多先进技术，如3S 技术、遥感技术等，这些技术在实际应用中能有效提升地质勘查质量与效率，确保勘探数据的精准性与可靠性，为矿山开采施工、矿山环境治理等提供可靠支持。未来，对于矿山地质工程勘查技术的研究，将以智能化、信息化、精密化与自动化方向为主，越来越多的先进技术与设备会被运用到地质勘探中，为地质勘探工作的有效开展奠定基础。