采矿工程中地质勘探技术的应用研究

期刊: 前沿科学 DOI: PDF下载

段萌 黄良成 吴洪权

陕西省渭南市合阳县百良镇东街南巷

摘要

地质勘查技术在采矿工程中功不可没,它涉及矿藏评估、地质构造分析等重要环节。本研究通过对当前主要的地质勘查技术如地震反射法、地质雷达法以及电磁法等进行归纳总结,对比了这些技术的优缺点,并对它们在不同类型矿藏评估中的应用进行了深入的探讨。结果表明,对于大型矿体,地震反射法和电磁法具有深度覆盖广、信息丰富等特点,而对于靠近地表的小型矿体,地质雷达法则因其高分辨率且数据快速,能快速有效地进行矿体评估。然而,这些方法均存在一定局限性,需与理论模拟、地质分析等多种方法相结合,才能更好的进行矿藏评估和矿区规划。本研究的结果有助于推动采矿工程的科学决策,提升采矿效率,同时可为地质勘查技术的进一步改进提供理论依据。


关键词

采矿工程; 地质勘探技术; 矿藏评估; 地震反射法; 地质雷达法;

正文


引言

采矿工程是涉及到地表以下矿产资源勘探、开发、提炼等一系列流程的技术活动。这些活动的有效进行离不开地质勘探技术的科学应用,而目前主要的地质勘探技术包括地震反射法、地质雷达法以及电磁法等。地震反射法和电磁法在大型矿体的勘探上表现出色,能提供深度广泛,信息丰富的勘查数据;地质雷达法则尤其适用于靠近地表的小型矿体,其高分辨率和快速的数据处理能力为矿体评估提供了强有力的支持。然而,每种勘探技术都有其自身的局限性,需要通过与其他多种方法如理论模拟、地质分析等相结合,才能更好地服务于采矿工程的科学决策和效率提升。因此,深入收集和分析这些地质勘查技术的具体运用和进一步改进便具有极其重要的意义。

 

1、地质勘查技术在采矿工程中的应用现状

1.1 矿藏评估的重要性

矿藏评估在采矿工程中具有举足轻重的地位,其核心在于准确判断矿体的储量、品位及其空间分布[1]。这些信息直接关系到矿山的经济效益和开发方案的合理性。准确的矿藏评估可以为矿山设计提供可靠依据,帮助确定最优开采方案,最大化资源利用效率,降低运营成本。缺乏详实的评估可能导致资源浪费、经济损失,甚至引发环境问题。

在矿藏评估中,地质勘查技术是不可或缺的工具。通过系统的地质调查和数据分析,可以识别矿体的几何形态和物理性质,评估其经济价值。尤其是在复杂地质条件下,先进的地质勘查技术能够提供高精度的数据支持,减少传统方法中因经验不足或数据匮乏导致的误差。

地质勘查技术的进步推动了矿藏评估的精细化和科学化,使得对矿体内部结构的探测更为精确。这不仅有助于矿山的安全开采,还能有效规避地质灾害。通过高精度的矿藏评估,采矿工程能够在规划阶段进行风险预测与管理,从而在矿区开发中实现可持续发展。

1.2 目前主要的地质勘查技术概述

地质勘查技术在采矿工程中的应用现状,是矿藏评估与地质构造分析等环节的重要组成部分。目前,主要的地质勘查技术包括地震反射法、地质雷达法和电磁法。

地震反射法利用地震波在不同地质层界面上的反射特性,通过记录和分析反射波信号,获取地下地质构造的信息[2]。该方法适用于大深度、大面积的地质探测,具有探测范围广、分辨率高的特点,能够详细刻画矿体的形态和分布。地震反射法对设备和技术人员的要求较高,且在复杂地形和高噪声环境中效果有限。

地质雷达法基于电磁波在地下介质中的传播特性,通过发射高频电磁波并接收其反射信号,获取地下浅层结构的图像。该技术具有高分辨率、探测速度快的优势,适合浅层小型矿体的精细探测和快速评估。地质雷达法的探测深度有限,且对地下介质的电性特征敏感,容易受到地下水等因素的影响。

电磁法通过测量地下电磁场的变化,推断地下矿体的电导率分布,进而评估矿体的存在和分布情况。该技术在识别导电性矿体方面表现优异,适用于各种深度的矿藏评估,特别是在矿区具有良好导电性的情况下。电磁法的分辨率相对较低,且容易受到地表导电性异常体的干扰[3]

地震反射法、地质雷达法和电磁法在地质勘查中各具特点,均能为矿藏评估提供重要信息,但也存在一定的局限性,需结合具体应用环境和需求,选择合适的技术手段,才能有效提高采矿工程的勘查效率和准确性。

1.3 各种勘查技术的应用情况和局限性

当前主要的地质勘查技术在实际应用中各具特色。地震反射法具有深度覆盖广、信息丰富的优势,但在地形复杂的区域效果较差;地质雷达法因其高分辨率和快速数据获取能力,适用于靠近地表的小型矿体,对于深层矿体探测能力有限;电磁法虽在探测多种矿藏方面表现出色,但受电磁干扰影响较大。每种方法均需结合具体的矿藏特征和现场条件进行选择,并需与其他勘探手段联用以提升效果[4]

2、不同类型地质勘查技术的比较研究

2.1 地震反射法的优缺点及其在大型矿体评估中的应用

地震反射法在地质勘探中凭借其深度探测能力和信息丰富的特性,广泛应用于大型矿体的评估。地震反射法通过震源激发地震波,地震波遇到不同密度和弹性模量的地质界面时产生反射,由接收设备捕捉反射波信号,通过处理和解释反射波数据,可以获得地下地质结构的详细信息。

地震反射法具有显著优点。其探测深度可以达到数千米,能够覆盖大型矿体的全貌。反射波信号包含丰富的地质信息,包括地质层的厚度、走向、倾角和断裂带的位置等,能够提供高度分辨率的地质图像。地震反射法也存在一定的局限性,比如对背景噪声敏感,处理和解释需要复杂的算法和专业知识,且作业成本较高。

在大型矿体评估中,地震反射法通过其深度覆盖和信息丰富的特点,能够有效评估矿体的规模和形态,并且可以识别地下复杂构造和异常体。在矿藏评估的实际应用中,地震反射法常常用于初步勘探阶段,提供宏观的地质背景信息,并在后续详细勘查中与其他地质勘探手段配合使用,提高评估的准确性和可靠性。

地震反射法在大型矿体评估中的应用,不仅能为矿区的总体规划提供基础数据,还能帮助确定优先开采区及施工安全隐患,为采矿工程的科学决策提供重要依据。其技术优势和应用成果,证明了地震反射法在现代地质勘探中的不可替代性。

2.2 地质雷达法的优缺点及其在靠近地表小型矿体评估中的应用

地质雷达法(GPR)是一种基于电磁波原理的非侵入性探测技术,在靠近地表的小型矿体评估中展现出诸多优势。其高分辨率特性使其能够精确分辨地下结构,提供细致的地下图像,这对于需要准确识别矿体位置的勘查工作尤为重要。与此地质雷达法的数据采集速度快,现场操作简便,无需大规模的准备和破坏性操作,使其成为一种相对经济高效的勘查工具。

地质雷达法也存在一些局限性。其探测深度较为有限,通常适用于浅层地质调查,对于深埋矿体的识别能力较弱。在高导电性的地质环境中,如含有大量黏土或水的地区,电磁波衰减迅速,影响数据质量。数据处理和解释的复杂性较高,需依赖专业技能和经验。

地质雷达法在地表小型矿体的评估中具有显著优势,但也应该结合其他地质勘查手段,以弥补其探测深度和环境适应性方面的不足,从而实现全面而准确的地质评估。

2.3 电磁法的优缺点及其在矿藏评估中的应用

电磁法作为主要的地质勘查技术之一,具有操作简单,成本较低,深度覆盖广等优点,尤其在检测导电性较好的矿体中有较好的应用表现。此方法在对复杂地质构造的解释与定量评估方面存在一定困难,若遇到非导电型矿体,其探测效果亦会大打折扣。电磁法在大型矿体评估中也发挥了重要作用,将其和其它勘查技术结合使用,成为了当前矿藏评估的重要手段,例如与地质、地球物理的观测结合,可以提供更全面的信息,以提高评估的准确性。

3、地质勘查技术的综合解决策略

3.1 地质勘探技术与理论模拟地质分析的结合策略

在采矿工程中,单一地质勘查技术往往难以全面准确地评估矿藏。将多种技术与理论模拟、地质分析相结合显得尤为重要。地震反射法提供了深层地质结构的详细信息,通过与理论模拟结合,可以更好地理解地下岩层的分布及构造特征。理论模拟利用地震波传播的物理模型,校准反射信号,提高数据的准确性和可靠性。

地质雷达法以其高分辨率优势,适用于浅层小型矿体评估。结合地质分析,可以通过已有的地质资料和矿床特征,优化雷达数据的解译,精确定位矿体分布范围。电磁法则在检测矿体电性差异方面具有独特优势,与理论模拟结合,有助于识别地下异常体的电性特征。

不同技术的结合不仅能弥补单一方法的局限,还能通过多维度信息综合分析,提升矿体评估的准确性。在具体应用中,通过理论模拟建立地质模型,结合实地勘查数据进行校准,形成一套高效的矿藏评估体系。这种多技术、多方法的集成策略,为采矿工程的科学决策提供了强有力的支持,有助于提高资源利用效率,推动采矿业的可持续发展。

3.2 如何通过地质勘查技术优化矿区规划

为了优化矿区规划,地质勘查技术的应用至关重要。地质勘查技术能够提供详细的地质构造信息,包括矿体的空间分布、形态和储量等,这些信息为矿区规划奠定了基础[5]。地震反射法适用于大型矿体,它能够获得深层地质结构的详细剖面图,提供矿体深度和延伸方向的信息,有助于定位矿体的主要开采区域。而地质雷达法因其高分辨率特性,适用于靠近地表的小型矿体勘探,可以快速识别矿体边界和密集分布区域,使得浅层矿区的规划更加精确。

将地质勘探技术与理论模拟地质分析相结合,可以精确预测矿体的几何形态和储量分布,提高矿区的开采效率与安全性。通过模拟方法,可以更好地理解矿体在不同应力状态下的行为,优化开采方案。结合地质分析技术,还可以识别潜在地质灾害和不稳定区域,为矿区的安全管理提供重要依据。

在实践中,将不同地质勘查技术综合运用,可以实现对矿区的全面评估和精确规划。例如,在矿区的初步规划阶段,可以利用地震反射法和电磁法获取大区域内的地质信息,确定主要矿体的位置和形态;在详细规划阶段,则可以使用地质雷达法进行精细化探测,获取表层矿体的精准数据。通过建立合理的勘探和规划流程,提高矿区的资源利用率和开发效能,使得矿产资源的开发更加经济和环境友好。

3.3 地质勘查技术的发展趋势和改进方向

当前地质勘查技术的发展呈现出智能化、自动化的趋势。先进的传感技术与大数据分析辅助地质勘查决策,提高勘查精度和效率。无人机、卫星遥感等技术融合应用在矿区勘查中,实现更大范围、更高分辨率的地质信息获取。机器学习和人工智能模型在地质数据处理与预测方面展现出良好的应用前景,为复杂地质条件下的勘探提供了创新手段。随着新材料和新设备的研发,地质探测工具的灵敏度和可靠性也不断提升。

结束语

在本次研究中,我们全面详细的研究了地震反射法、地质雷达法和电磁法等主要的地质勘查技术在采矿工程中的应用,分析并对比了这些技术的优缺点,同时探讨了这些技术在不同类型矿藏评估中的广泛应用。研究结果显示,根据矿体的大小以及地理位置,科学选择合适的地质勘查技术能极大提高矿藏评估的效率和准确性。然而,这些技术都存在局限性,如地震反射法和电磁法的深度覆盖广、信息丰富,但是处理图片信息和数据比较繁琐,而地质雷达法虽然高分辨率且数据处理快速,但是适用范围有限。因此,我们需要将这些技术与理论模拟、地质分析等多种方法相结合,才能全面、准确地进行矿藏评估和矿区规划。本研究结果对于理解和改善地质勘查技术在采矿工程中的应用具有重要价值,也为地质勘查技术的进一步改进提供了理论引导和借鉴,极有可能在未来推动采矿工程的科学决策和提升采矿效率方面发挥重要作用。期待未来有更多的研究者可以继续深化这个领域的研究,以期使地质勘查技术更加地科学、高效地服务于采矿工程,推动我国采矿工程的技术进步和经济效益提升。

 

参考文献

[1]郭建平.煤矿采矿工程中的采矿工艺与技术[J].能源与节能,2021,(01):161-163.

[2]白勇.采矿工程中采矿技术的应用[J].中文科技期刊数据库(引文版)工程技术,2021,(07):0303-0303.

[3]时战国.采矿工程中的采矿技术[J].中文科技期刊数据库(全文版)自然科学,2019,(09).

[4]潘勘成.采矿工程中的采矿工艺与技术分析[J].中国科技期刊数据库 工业A,2020,(07).

[5]程万建.采矿工程中的采矿工艺与技术探讨[J].区域治理,2019,0(13):285-285.

 

 


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