基于矿山地质工程勘查的综合物探方法应用研究

（山东省第四地质矿产勘查院，山东 潍坊 261021）

我国大力兴建矿山基础设施，在许多大型矿山工程建设项目，需要通过有效的地质勘查确定工程项目的，同时满足实际工程情况。为形成整个矿山工程建设施工及竣工后交付使用有非常重要的基本保障，物探方法的重要性被高度关注[1]。针对矿山工程项目的客观需要，进行工程地质勘探不但要确保勘查质量，还要在实施效率和成本控制等多个方面加强研究，确保其综合效益得到最大保证。基于目前的勘查技术条件，物探方法的选择与矿山工程建设需要实现高度统一，进而达到方法运用的整体有效性。

1 矿山工程地质勘查物探方法概述

物探方法是对某矿山地质对象进行探测的方式和技术内容，这些物探方法对不同性质场发生的变化作为其工作原理，通过对这些变化进行较为准确详细的探查，包括电场、磁场和重力场等，这些探测工作可以根据这些变化情况对地质构造等进行分析和研判。物探方法对场源的利用主要通过两种方式：一是人工方式，就是利用人为制造的有源场对目标地域进行勘查；二是天然方式，就是利用自然环境中的电磁场条件进行勘查的方式。

对于矿山工程所在地而言，其地质体在组成成分和地质结构方面的具体情况会造成各种场的显著改变。在某个确定基准面场变化进行其构造特点的探测，就能够获得对该区域地质组成及结构进行分析和判断。采用某一种物探方法在进行实际的地质勘探时，往往其结论存在多解的情况，这就需要通过借助相关资料和方法对不同结论进行进一步的证实，也可以直接针对目标地质结构钻探进行验证，物探方法的可靠性与选择性，是物探方法与矿山工程相互之间产生直接关联。在实际的地质勘查中，对工作量进行分配时，需要做好相应的矿山工程方案工作准备，同时必须突出必要钻探的有效性，进而使得整个勘查物探应用取得预期的效果。

2 物探方法在矿山工程地质勘查中的应用分析

矿山工程地质勘查工作对于整个工程建设具有重要的影响，充分利用不同物探方法的特点和优势，可以实现勘查质量和效率的全面兼顾，达到最优化的勘探效果。通过对物探方法的应用探究，能够将其具体的效能发挥到最大程度，并为整个勘查质量奠定较为坚实的技术基础。

2.1 物探方法在工程勘查中的应用特点

在对某未知区域进行勘探时，可以通过物探方法进行勘查，采用这一方式主要因为其所具备的几个显著的特点：一是物探方法能够实现对复杂基岩面总体状况的明确探查，并为之后的钻孔量布置形成基本条件，这些钻孔的分布合理性对于整个勘查任务的质量有着极为重要的影响，因此物探方法的价值能够充分实现。二是物探方法能够针对地质结构发育区所有地质结构进行较为准确的探测，对其复杂性有较高处理能力，三维岩溶状况以及四维变化效果，都可以基于物探方法得到全面考虑。三是物探方法对地下设施的状态进行勘查，这主要是针对一些规模较小的人工设施情况，物探方法可以节约大量成本，并能够保证一定的地质勘查质量。四是物探方法可广泛用于水域地层的结构变化，通过采用物探方法，能够使工作量和勘查成本大幅降低。

基于这些基本的原因，物探方法能够在矿山工程施工中得到非常广泛的应用，最主要的原因在于其投入成本和实施便捷性。随着物探技术的持续发展，其在探测精度和适用范围上也有了更大的发展，进而能够获得包括矿山工程建设领域的高度重视，并成为工程建设成本控制的一个基本方面。

2.2 物探方法的实际应用

在具体应用环节，针对不同的矿山工程项目与设计目的，需要在应用中对物探方法进行必要调整，在不同地质结构条件下的应用方法得到有效性保障。具体来说，可以从两个方面对物探方法进行应用分析。

（1）对基岩起伏区的物探方法运用。针对我国矿山地区的花岗岩构造，其基岩大多或发生不均匀的风化问题，因此使得基岩体表面发生剧烈起伏，这种情况下，采用单一钻探的物探方法来勘查基岩体表面的具体形态，将耗费巨大人力物力成本，且无法实现地层的“无缝”连接勘查效果。针对这种情况，可以结合实际情况进行高密度电阻率剖面勘查，通过对剖面进行解析，获得高阻体剧烈起伏状态下的具体结构。按照高阻体形态对钻孔进行布置，使得基层岩体控制孔可以证实其为高阻体，通过高密度电阻率剖面能够非常有效地展现这些覆盖层下的基岩起伏状态。同时，也可以按照电法剖面方式对钻孔进行有所侧重的合理化布置，进而可以有效提升钻探稳定性，确保地质勘查精度满足实际的设计和施工需要。

（2）地质结构发育区内物探方法的运用。地质结构发育区的勘查需要解决的问题通常都是比较宽泛的，既包括地基基础方面的，提供地基处理方案，也包括地质深层渗透方面的，提供地质分布区域。地质结构发育的多样性和复杂性，决定了直接采用钻探方法，很难取得预期的好效果。而地质结构对于物探方法来说往往既是理想的物性差异界面，又代表了明显的地质体空间结构变化。二者是导致物理场变化的前提。因此采用物探方法先行探测勘察区域内多种场的变化特征，找出其中的各种异常，对于指导钻探工作有着积极的意义。各种勘查工程根据两种物探方法确定的物探异常区域范围，两种方法分别是自然电场法测定的平面自然电位分布，对称电阻率测深圈定的地质结构分布区域。两种方法在地质结构分布的解释结果上较吻合，即对称四极电测深解释的地质结构发育区域基本对应自然电场的负异常区域，这说明在地质结构发育区域伴随地下水的垂向运动，在地表形成明显的渗漏电场，而在地质结构相对完整的区域，地下水的活动较弱，形成的地质表面电场则不甚明显。对于物探推论，后期的钻探及工程桩施工证实了物探推论的准确性。如果不采用物探做平面工作，仅凭钻探很难准确划定地质结构发育区域，不仅无法合理选择施工工艺，且也为工程施工埋下隐患。

（3）矿山工程地质勘查中的物探方法运用。现代矿山工程施工过程中，一些地质矿带没有留下相关资料，如果不查清将对其后的新建矿山工程施工造成影响，甚至有时会对工程施工过程产生地基失稳隐患，在这类区域进行工程勘查，需要较高的勘查精度来探测这些地下不明地质结构。而如果仅采用钻探很难实现勘探目的。某矿山工程采用地质雷达探测的一条剖面，雷达图像显示在地下约4m深度深有两个明显的双曲线异常，而在探测区域未发现任何地面标志，物探解释两个异常。

3 物探方法实际应用中的注意事项

合理的物探方法选择可以对整个矿山工程的设计和施工产生非常大的影响，实际勘查所获得的数据也是进行工程设计和施工的最重要技术资料。而这实际的勘查中，对于物探方法的选择需要注意以下一些问题。

3.1 物探方法的选择需要注重针对性

科学合理的物探方法能够广泛用于矿山工程项目的勘查工作，其重要价值显而易见，但不能由此就认为这些方法可以适用于任何勘查工作，矿山工程地质情况的复杂性应该得到充分的估量，并采用更加适合的物探方法，这样才能保证整个勘查质量和实施效率。在确定具体的物探方法时，需要考虑场地及物性条件，例如潮湿的地面对于地质雷达勘测会产生明显的干扰，应采取适当措施降低干扰或采用其他的物探方法;而在矿山采空区进行勘探发现低阻异常既要考虑到可能是采空区反应，也要考虑到是否为矿层的影响。某一物探方法获得的解释成果不能简单地否认另一种方法所确定的异常的存在，即物探方法之间只是对异常的补充而不是对异常的否定。

3.2 注重分析验证的有效性

并不是所有的分析结论都能保证其整体的可靠性和一致性，通过物探方法获得的各推论内容，必须基于一些必要的方法进行验证。这些验证手段，也是整个勘查物探方法的重要组成部分，其科学合理性需要得到勘查单位的高度关注。在具体分析过程中，需要验证多种物探方法综合勘测确定的异常并不能保证推论100%正确，验证仍是最需要的关键环节，在没有验证的情况下，物探异常的推论仅仅是一种理论和经验的推断。在实际的数据验证中，应该通过多种方式进行，这些数据的处理以及其他辅助性信息的获得，都需要在验证方法的选择上有所调整。在具体实施中，需要根据工作量和检验质量两个层面进行全面兼顾，得到更具性价比的验证方法。这需要同时考虑对实施质量等方面因素的有效控制，并最终形成地质勘查结果分析验证有效性的综合体现。

3.3 物探方法的成本控制

矿山工程施工质量需要物探方法提供较为准确的地质构造信息，并为整个工程项目的设计和施工奠定技术基础。从工程需要的角度来看，并不是越详细准确就越好，只要能够满足设计和施工需要，就可以选择这种物探方法完成相关勘查工作，如果为提高准确性和信息量，需要投入过大成本，就是不适合的选择。选用物探方法也要考虑经济性通常在地质情况简单的情况下，如果由一种或一种以上的物探方法能获得较一致的异常反应，是没有必要投入更多的物探手段来重复获得同样的异常认识的，物探方法同样也需要成本。在实际工程中投入物探方法应提倡够用就行。成本控制是在确保物探质量满足实际工程设计和施工需要的基础上，对成本实现更大程度的控制，这也是提升矿山企业效益的一个必要条件。

4 结束语

综上所述，对矿山工程地质进行勘查是开始建设设计和施工的前提条件，这些地质条件和信息内容是确保矿山工程发挥其重要施工功功能，因此其勘查质量显得尤其重要。在具体的勘查过程中，需要根据勘查对象和工程建设情况对物探方法进行综合选择，以形成更加稳定有效的勘查效果。同时，在实际的地质勘查过程中，还需要考虑实施效率和成本控制方面的因素。需要将对矿山工程项目建设的各个方面形成影响的因素进行综合分析，最终做出对勘查单位最有利的技术选择。