矿山水文地质勘查技术应用分析

李岩涛，安成龙，张瑞鹏

（山东省地矿局八〇一水文地质工程地质大队（山东省地矿工程勘察院），山东 济南 250014）

矿山水文地质勘查是开发矿山需要面临最重要的一个环节，需要引起相关部门及领导人的重视。由于工程长期处于矿山深处等特殊地理区域内，具有一定的复杂性，导致正常勘查的过程极易发生透水等安全事故，给勘查工作的开展增加风险因素。为促进地质勘查在国内的快速发展，需要更先进的勘查技术来作为支撑，确保整个工作开展期间的安全系数得到实质性的提升。而综合物探技术的出现，彻底扭转现代勘查技术的进展，不仅显著降低勘查的难度，还提升了勘查工作完成的效率。

1 矿山水文地质勘查工作的主要内容

1.1 勘查项目所在地的自然地理因素

在进行矿山水文地质勘查的工作中，由于经常会受到自然地理方面因素的影响，因此，需要工作人员在前期准备工作中，增加对项目所在地的自然地理条件进行勘查，这项工作的完成，已成为勘查任务中最基础也是最核心的部分。进行自然地理勘查时，需由外在的地形地貌与内在的地质水文两者内容的合成，其中地形地貌是在工程所在地周边，一定范围内的平原和水系等各项因素的勘查，根据勘查得到的数据来判断当前地形的开阔度、地貌已受腐蚀的程度等。而地质水文勘查则是会对工程所在地周边的气候特点、环境的变化、降水量等情况进行勘查。

1.2 勘查项目的地下水位

在矿山工程的实施过程中，会因为地下水的变化，而受到一定程度的影响，例如当地下水位下降后，会导致地基的下沉、地质边角出现失稳的现象等，因此勘查项目中，必须增加对工程所在地较大范围内地下水位变化的监控，时刻把握近五年地下水位的各项准确数据，如最低水位达到多少，最好水位达到多少，以及季节气候的变化特点等。

1.3 考察项目的含水层与隔水层

图1 矿山地质含水层结构

在进行工程所在地含水层与隔水层的勘查环节，需要进行以下几个环节的勘查内容，其中包括：勘查出项目所在地地下水的类型以及实际的流向；含水层大致的分布区域及特点，并且涉及到含水层的深度与厚度；含水层与隔水层水位变化的走向。

2 综合物探技术的意义

综合物探技术是以物理学中力、声、光、热、电、磁等理论为研究的基础，其中包含了多个领域的学科知识，如地质学、物理学、数学等，将综合物探技术运用于矿山，水文，地质勘查工作，是一项可以起到快速、全面、准确提升工作效率的作用，因此，综合物探技术是当前我国矿山水文地质勘查工作中一项非常重要的应用。为进一步推广矿山水文地质勘查工作技术的不断发展，体现出该技术在矿山水文地质勘查工作中的实用价值，需不断提升综合物探技术运用的熟练程度，随着该技术的发展，以不断拓展于各个领域的应用，使得对各项地质探测的发展起到了举足轻重的作用。

充分利用综合物探的核心技术，不仅可以大量收集矿山项目所在地区的环境参数，还可以对不同深度地形数据进行有效的测量，从而对深度的测试和探索具有更大的性能。其次，在实际应用中，综合物探技术可以很好地适应矿山各种各样的地理形势，技术的实际应用会受到形势因素对其进行的影响很小。另外，综合物探技术还存在着各项优点，即操作简便，使用周期短，设备使用费用低等，保证了综合物探技术在各个矿山水文地质勘测活动中发挥着重要的应用价值，从而提高矿山水文地质勘测的经济效益。

3 矿山水文地质勘测中综合物检技术的实用效果

3.1 地震检测技术

在综合物探技术的广泛应用中，其中地震检测技术是对项目所在地进行地质勘查最常用的一项技术。它主要应用于以下三个方面，即野外收集资料、资料的处理以及资料的分析。首先进行野外收集资料的应用，主要是帮助相关工作人员通过人工其发出的震波而形成地震波，地震波逐渐向地下传播，碰到地下不同层级而产生不同的反射和折射的效果，分析了矿山水文地质参数。在进行地震勘查技术所获数据的资料分析中，主要是通过对该区域所获及地下各层级反映出的实际效果进行进一步的分析，当人工地震波传送出去后，通过破综机收集数据并进行数据之间的对比分析，从各个层级反射波的强度，连续性等各个方面综合考察该地质的特征。因此地震勘探技术在实际开展矿山水文地质勘查工作中得到最为广泛的应用，在应用前期，需综合考虑矿区周边实际的地质情况，并对各个区域资料进行全面勘探，并根据相关技术对矿山地质勘探进行合理的勘探。其次，要选择合适的检波器。一般的条件是选择4个规格相同的检波器，并以两申两并的使用方法进行。此外，为了确保数据观测系统能更高效地接受到操作数据的反馈，将接收道间隔5m，使炮与炮之间保持10m的距离。另外，在地震勘查分析技术中，采用了一种非对称的微发方法，一般与不同测量区选取不同的微发方法，而通常采用井炮震源激发和可控地震源微发两种方法。

3.2 瞬变电磁技术

图2 瞬变电磁综合物探技术

瞬变电磁法是综合物探技术中的一种重要方式，可以将城电磁方法看作是时间城电磁方法。瞬变电磁技术的基本原则是将不接地回线或接地导线作为场源，并考虑到内部的脉冲电流，以实现斯测对象，通过改变测量时间，对二次场的变化所产生的各种结果进行观察与分析，从而得到测量地质。与其他勘测技术相比，瞬变电磁技术具有较强的分层性和较好的穿透性，并且可以同时进行测定和探测剖面，从而大大增强矿山水文地质勘探精度和工作效率。瞬变电磁技术在矿山水文地质勘查中得到了广泛的应用，其原因是矿井田地质结构的电阻率与周边介质电阻率有一定的差别，通常情况下，水断层的电阻率很低，寒武系岩层的电阻率一般比其他岩层高。瞬变电磁技术在实际应用中首先对矿井区设立的数量的主测线、地震勘测线和加密线进行测试，其中一些线能与地震勘测线相一致。其次，在勘查工作真正开始前，必须对所使用的设备和仪器进行实验和试验，以保证和改进测量精度。

3.3 探索地雷法技术

探地雷达是一种有效的检测地下，是一种没有破坏的检测技术。与其它地质探测技术相比，探索力雷法技术有着自身独特的优点，例如，他相较于其他技术，有更迅速的探测速度，不仅如此，在整个探测的过程中，可以保证探测效果有连锁性且具有极高的分辨率，操作方便灵活，成本低，是当前工程勘领城中常用的一种检测技术。探地宙法具有很高的技术自动化性，可以较好地分析地质参数的条件，改善其核心运行的核心效率，并能较好地适应不同勘探环境的要求。根据探地雷达技术的优势，采用矿山水文地质勘查技术，可以较好地进行断层、采空区等地质状况分析，以提高矿井采安等矿山水文地质状况的安全性。

3.4 矿井直流电技术

在地质勘探技术中，还存在着一种技术为矿井直流电技术，该技术可以有效的保障探测的精度。在矿产行业规模不断扩大和深入的背景下，矿山的开发区域地质条件越来越复杂，如仍停留于传统的探测技术，将无法实现有效准确的地质勘测。因此，需在勘测技术方面不断的深入研究，挖掘出更科学高效的探测方法。而矿井直流电技术是一种全空间电法勘查的一项重要技术，它主要是作用于对矿产范围内岩石的物理反应进行分析，可高效地完成较复杂区域的矿山，水文，地质勘测工作。

3.5 电流渗透方法

利用电流透视技术可以全检测地质结构，并能够销对一定的岩石内部地质结构和含水状况进行检测。这样，这种做法可以有效地补偿在使用电流方法进行检测时不会对一些岩石内部的状况进行全面的检测。在利用电流透视法进行勘查时，还必须着重探讨电流的变化，并根据实际电场的改变，对地质结构进行定量地分析。在实际勘查中应用该方法时，尤其要注意外部磁场，以避免其对测量电场的干扰。如果受到外磁场的影响，会使自然的磁场发生波动，导致感应电流发生变化，从而导致电磁场发生变化，使真实的电场分布图像变得清晰，进而影响到后续图像和数据的分析。

3.6 瑞利波法

此种方法可以对实际所需要的地质状况进行全面的检测。拆卸地说，它的工作机制是通过瑞利波的衰戒来检测岩石的破裂。然后，在岩石内，利用瑞利波的传播速率和衰减状况，确定了雷判的位置。如果具体地说，瑞利波的传播速率下降或者频率显著降低，那么该结构中有一定的断层。同时，可以根据频宰衰减的情况，判定断层的大小和幅度。

3.7 无线电波法

无线电波法的工作原理是把高频率电磁波送至地下，通过对电磁波的实际衰减状况的实时分析，可以得到探测的结果。在高频率电壁波处于过岩石层时，会有一部分会被岩石磁场吸收，造成电磁波的衰减。与断层相比，普通的岩层电阻业绩相比，电磁波在很小的范围内出现巨大衰减。因此，在进行矿山水文地质勘查时，可以与电感波的衰减状况相结合，判定岩石的断层状况。如果有现实的断层，则需要采用电脑方法来处理和计算屯磁波的衰减曲线。但是这种方法的实际计算所得的位置只能在断裂的位置上大致地确定下来，其结果精度不高。

3.8 井下的三维电方法

井下的三维电方法主要是通过电力电厂的原理来完成，利用其较高的精确度来检测煤炭周围存在的低阻富水区。在具体的操作中，工作人员需展示高密度电法计的探测方法，可以对具体施工的周边进行全面的检测。根据检测得来的数据开展实时计算，从而得出作业底板的电阻值。例如在规定的矿山进行实际勘查中，采用100m的探测带来完成高密度检测，并与区域条件相符的视电阻率分布的三维资料，了解到地质法与真实的检测结果有很大的距离，因此，检测结果还需要改善。所以，在后期操作中，需要对数学模型进行再构造，并可根据实际情况进行适当的综合性进行调整，以保证矿井的安全。

4 矿山水文地质勘查运用综合物探技术时需注意的问题

4.1 熟练把握关于综合物探技术的应用原则

综合物探技术在矿山工程中开展水文地质勘查工作时，发挥出了绝对的优势和作用来，帮助勘查工作开展更加高效、顺利，同时也降低了因地质的复杂性而带来的较高危险系数。但在具体技术应用中，还需遵守一定的应用原则，确保综合物探技术的真实效果。首先需遵守的是综合物探技术在应用中的由简直难的原则，落实到具体环节也是在勘查环节，获取项目所在地的各项信息时，需从点至线，再从线至面的步骤，保证获取到更全面、更系统的信息。将获取到的信息，准确、完整地记录和保存起来，并在后期根据勘查的实际情况所需，有针对性地提供技术参数。另外，在正式启动矿山水文地质勘测工作前需要了解所勘测地区的全面地质情况，包括地区岩层及地质的特点等，然后根据已获取的准确信息，选择合适该项目区域的勘探技术，从而保证信息收集的有效性。其中还需根据对数据的分析进行科学的预测，保证整个勘测环节的进行具有实际意义。

4.2 运用综合物探技术是对物探措施的选择及方法的综合运用

在运用综合物探技术完成矿山，水文地质勘查工程的过程中，进行物探措施的选择也是其中的关键环节。采用综合物探技术是为了保证矿泉水问题勘查工作得到有效地开展，因此，需要结合矿山所处地域的实际地质条件，进行合适有效的勘探技术的选择，综合多项勘测技术及方法的应用分析，选择出最适合当地地质特点的探测措施，从而将其综合应用获得更准确可靠的数据。由于矿山水文地质所处地理位置十分复杂，因此，单一的勘测技术无法完成，需结合多种综合物探技术来辅助完成勘查工作的开展，合理运用多项综合物探技术，也是勘查中非常重要的技术要求。就现目前的技术水平来看，在传统的勘探技术应用中，增加地震法和可控因原大地电磁法，可以更好地激发综合物探技术的优势，提高勘测的敏锐度和精确度。总体来说，在进行综合物探技术组合的选择中，首先要依据矿山水文地质的实际地理条件，反映出对勘测最真实的要求，从而更好地落实地质勘查技术的运作。

5 结语

综上所述，水文地质勘查是矿山工程非常具有实际应用价值的部分，而其中综合物探技术发挥了极其重要的作用。为全面提高整体矿山水文地质勘查的工作进度，结合项目所处地理位置的各项特点，选择出最适用的综合物探技术，以此来切实提高勘查工作完成的效率与质量，大幅度的降低因地理位置的复杂性而发生安全事故的概率，从而确保整体勘查工作的顺利开展。