地球物理勘查技術(shù)與應(yīng)用研究

第第頁(yè)地球物理勘查技術(shù)與應(yīng)用研究【摘要】當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平也隨之取得了矚目的成就，尤其是在地質(zhì)工程、巖土工程以及煤炭工程中地球物理勘查技術(shù)有著極為廣泛的應(yīng)用。不精是勘查技術(shù)上有著顯著的進(jìn)步，而且在勘查的精度、效率以及質(zhì)量上都有著極高的提升。下面就從地球物理勘查技術(shù)的簡(jiǎn)要概述入手，展開(kāi)對(duì)其技術(shù)的要點(diǎn)以及應(yīng)用的分析研究，期望可以提供有用的借鑒。

【關(guān)鍵詞】地球物理；勘查技術(shù)；應(yīng)用

一、地球物理勘查技術(shù)的簡(jiǎn)要概述

地球物理勘查是以巖礦石（地層）與其圍巖的物理性質(zhì)差異為物質(zhì)基礎(chǔ)。用專門(mén)的儀器設(shè)備研究和觀測(cè)人工形成或天然存在的物理場(chǎng)的變化規(guī)律，從而達(dá)到地質(zhì)構(gòu)造尋找礦產(chǎn)資源和解決水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及環(huán)境監(jiān)測(cè)等問(wèn)題為目的的勘查，被稱為地球物理勘查，也被稱作物探。相應(yīng)的各種勘查方法，叫做地球物理勘查方法，簡(jiǎn)稱物探方法。影響礦井開(kāi)采的最主要的地質(zhì)因素是構(gòu)造因素。其中，構(gòu)造作用可引起煤層頂?shù)装逋暾圆?，發(fā)生頂?shù)装迨鹿实囟?；煤層底板隔水層遭受破壞形式承壓水?dǎo)通突水的通道往往與構(gòu)造裂隙發(fā)育帶密不可分；構(gòu)造作用也影響著煤層中瓦斯的富集區(qū)，它的強(qiáng)烈區(qū)是時(shí)常形成發(fā)生瓦斯突出的危險(xiǎn)帶；等等。因此，高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井建設(shè)的主要工作就必須要查明煤巖層中構(gòu)造特別是大比例尺構(gòu)造。

二、地球物理勘查技術(shù)的要點(diǎn)分析

1、地球物理測(cè)井。地球物理測(cè)井是通過(guò)觀測(cè)鉆孔內(nèi)地球物理場(chǎng)的變化，來(lái)研究井孔周圍介質(zhì)分布特征，從而解決各種地質(zhì)、工程和有關(guān)科學(xué)問(wèn)題，也稱為鉆井地球物理，或簡(jiǎn)稱測(cè)井。地球物理測(cè)井是目前能以極高的分辨率定量提供巖層縱向連續(xù)變化特征的唯一手段，而巖層又是人們賴以研究地質(zhì)過(guò)程的基本歷史殘留痕跡。長(zhǎng)期以來(lái)，地質(zhì)學(xué)家就是依據(jù)這些痕跡定性描述各種地質(zhì)現(xiàn)象與過(guò)程的。隨著現(xiàn)代數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，為定量描述地質(zhì)現(xiàn)象與過(guò)程提供了手段，而地球物理測(cè)井不僅為這些研究提供了必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而且成為重要的研究方法。

2、遙感技術(shù)。遙感是地球物理學(xué)的一個(gè)較年輕的分支，是研究從空中攝取地面圖像時(shí)，與物體的電磁能量輻射與反射有關(guān)的各種方法。涉及的電磁波譜范圍包括可見(jiàn)、近紅外、紅外和微波，波長(zhǎng)從0.4μm～25cm。利用微波的雷達(dá)成像系統(tǒng)提供了穿過(guò)覆蓋云層獲得地面圖像的方法。合成孔徑雷達(dá)采用從活動(dòng)平臺(tái)得到的多信號(hào)來(lái)構(gòu)組地面反向散射的雷達(dá)全息圖。

3、地震勘查技術(shù)。資源勘查中的地震學(xué)方法是研究人工激發(fā)的彈性波在不同地層中傳播的規(guī)律，如波的速度、波的衰減和波的形狀，以及在界面的反射、折射來(lái)研究地層埋深、構(gòu)造形態(tài)，以及巖性等。地震勘查在油氣勘查中得到了最廣泛的應(yīng)用并發(fā)揮了巨大的作用。其次在煤田、鹽礦、水資源，以及金屬與非金屬礦產(chǎn)勘查中都得到不同程度的應(yīng)用。產(chǎn)生人工地震波的震源有兩大類：一類是炸藥震源，如機(jī)械震源、氣爆震源、電能震源等；一類是機(jī)械震源。陸地表面進(jìn)行地震勘查時(shí)，主要使用炸藥震源和機(jī)械震源。

4、磁力勘查技術(shù)。磁力勘查是以巖、礦石間的磁性差異為基礎(chǔ)，通過(guò)觀測(cè)和分析地磁場(chǎng)的變化特征，查明研究對(duì)象地質(zhì)特征和性質(zhì)的一種地球物理方法。以資源探測(cè)為目的的磁法勘查，主要用于地質(zhì)填圖、預(yù)測(cè)成礦遠(yuǎn)景區(qū)和直接尋找具有磁性的礦體。磁力勘查中瞬變電磁法你作為一種非接觸式的時(shí)間域電磁法對(duì)含水地質(zhì)體具有獨(dú)特的響應(yīng)優(yōu)勢(shì)。

三、地球物理勘查技術(shù)在煤炭勘查上的應(yīng)用

1、礦井地震勘查

1.1井巷二維地震勘查。井巷二維測(cè)線主要置于巷道的底板下面，以及巷道的兩側(cè)，在地震數(shù)據(jù)的采集和處理等方面與地面二維地震勘查技術(shù)相類似。在具體進(jìn)行操作的過(guò)程中，必須要根據(jù)頂?shù)装迓暡▽傩詠?lái)進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算，而后對(duì)檢波距與偏移距進(jìn)行選定，并按照測(cè)線的數(shù)據(jù)來(lái)放置炮點(diǎn)與檢波點(diǎn)，進(jìn)行有序的調(diào)整和排列，通過(guò)觀測(cè)系統(tǒng)內(nèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)地震數(shù)據(jù)的采集。

1.2震波超前探測(cè)。如今，國(guó)內(nèi)外地震超前預(yù)報(bào)技術(shù)中，通常所采用的是繁盛地震法，并且這種方法在隧道工程中的應(yīng)用較為廣泛。我國(guó)國(guó)內(nèi)在超前預(yù)報(bào)技術(shù)方面的方法也較多，有水平剖面法、負(fù)視速度法等。國(guó)外在震波超前探測(cè)技術(shù)方面相對(duì)更加完善，并且很多技術(shù)都已經(jīng)在全球范圍內(nèi)進(jìn)行推廣。這些地震偏移成像技術(shù)都是利用了地震波運(yùn)動(dòng)學(xué)以及動(dòng)力學(xué)等方面的知識(shí)原理，能夠?qū)Ω鞣N復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)實(shí)施更加準(zhǔn)確的地質(zhì)預(yù)報(bào)。由于在煤礦勘查中，井下條件復(fù)雜多變，能夠進(jìn)行觀測(cè)的空間受到極大的限制，因而必須要在有限的空間來(lái)完成勘查工作，在巷道的內(nèi)部需要盡量多安置激發(fā)和接收點(diǎn)，從而能夠使相關(guān)的數(shù)據(jù)信息更加全面而豐富，提高煤炭勘查偵測(cè)的效果，從而更加全面的為煤礦開(kāi)采提供便利條件。

1.3瑞利波勘查。瑞利波在激發(fā)界面周圍進(jìn)行傳播的面波，其工作方法是發(fā)出瑞利面波的信號(hào)，并對(duì)反饋回來(lái)的信號(hào)進(jìn)行采集，同時(shí)對(duì)已經(jīng)采集獲得的資料進(jìn)行處理，從而通過(guò)頻率面波來(lái)獲得相應(yīng)的速度VR與波長(zhǎng)λA，并根據(jù)離散分布曲線獲得巖層的土質(zhì)分析，使巖層分布結(jié)構(gòu)以及土層分析等相關(guān)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來(lái)。為了能夠更好的實(shí)施上述工作，在激發(fā)采集的方式上存在兩種類型，一是瞬態(tài)法，二是穩(wěn)態(tài)法。如今，在礦井作業(yè)的過(guò)程中通常所采用的都是瞬態(tài)瑞雷波法。通過(guò)瑞雷波勘查技術(shù)，能夠?qū)Φ叵?0m以內(nèi)的巖層構(gòu)造以及地質(zhì)分布情況完成更好的成像，并且能夠有效彌補(bǔ)反射波勘查表層分辨能力弱的缺陷。

1.4槽波勘查。槽波地震勘查技術(shù)的原理是通過(guò)煤層中來(lái)進(jìn)行激發(fā)和傳播的導(dǎo)波，能夠?qū)γ簩拥倪B續(xù)性進(jìn)行更加科學(xué)的勘查。槽波地震勘查的測(cè)距較大，并且精度非常高，同時(shí)擁有良好的抗電干擾能力。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在槽波探測(cè)技術(shù)方面以及旁側(cè)構(gòu)造探測(cè)技術(shù)方面都取得了很多成績(jī)。

2、礦井瞬變電磁技術(shù)。礦井瞬變電磁法屬于時(shí)間域電磁法，這種探測(cè)技術(shù)同時(shí)也是非接觸式探測(cè)技術(shù)中的一種，其探測(cè)原理首次用電磁波來(lái)對(duì)空間斷面的大小進(jìn)行探測(cè)，第二次勘測(cè)使信號(hào)強(qiáng)度增加，也就是提高電磁波發(fā)射功率，使瞬變電磁法的強(qiáng)度增加，加大對(duì)順層以及垂直勘探的深度。不過(guò)，由于受到全空間磁場(chǎng)效應(yīng)以及巷道內(nèi)空間分布的影響，對(duì)瞬變電磁法形成極大的制約，因而需要通過(guò)數(shù)值模擬才能夠?qū)ΧS、三維地質(zhì)異常體所形成的響應(yīng)特征更加清晰地呈現(xiàn)出來(lái)，因而對(duì)于瞬變電磁技術(shù)的研究仍然有待進(jìn)一步深化。

3、無(wú)線電波透視技術(shù)。無(wú)線電波透視法也被叫做坑透法，指的是向地下地質(zhì)體發(fā)射高頻無(wú)線電波，由于受到地質(zhì)介質(zhì)的影響，無(wú)線電波的強(qiáng)度逐漸衰減，通過(guò)這種方式來(lái)對(duì)地質(zhì)異常體的位置和形態(tài)進(jìn)行勘查的方法。無(wú)線電波透視技術(shù)主要是在運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷之間實(shí)施的，在巷道中設(shè)置接收體，對(duì)穿透地面的電磁波信號(hào)進(jìn)行接收，如果電磁波在穿透地下介質(zhì)的過(guò)程中，尤其是水構(gòu)造時(shí)，在接收點(diǎn)處所接收到的信號(hào)衰弱顯著。在采用多發(fā)射點(diǎn)以及多接收點(diǎn)的情況下，能夠較好的對(duì)地下地質(zhì)異常體的位置以及形態(tài)有更加清晰的認(rèn)識(shí)?？油阜ㄔ诋?dāng)前我國(guó)礦井中的使用比較普遍，在操作上也更為簡(jiǎn)單，對(duì)地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)如斷層、含水裂隙、陷落柱、煤層變薄區(qū)等的探測(cè)效果非常顯著。

結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，很大程度是以地球資源的開(kāi)采和利用為基礎(chǔ)的，所以高水平的資源勘查技術(shù)不僅可以提高資源的勘查效率，而且對(duì)于能源資源的節(jié)約也有極大的促進(jìn)作用。所以重視對(duì)地球物理勘查技術(shù)的應(yīng)用研究具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]孫維波.