矿山地质调查与勘探技术的发展趋势

＊王 廷

（阳泉新宇岩土工程有限责任公司 山西 045000）

随着矿产资源的逐渐枯竭和矿床深层开发的需求增加，矿山地质调查与勘探技术正面临着更高要求。传统技术在效率和精准度上存在一定限制，因此引入现代化技术成为提升矿山勘探效能的关键。本文将对传统与现代矿山地质调查与勘探技术进行对比，并探讨未来的发展趋势，以期为矿业领域提供更为科学、高效的勘探方案。

1.传统矿山地质调查与勘探技术

（1）地质调查方法。地质调查是在矿山区域内对地质信息进行系统收集、整理和研究的过程，为后续的勘探工作提供基础数据。地质调查通过对地表形态的详细观察，可以了解矿山区域的地貌特征、河流分布、山脉走向等信息，有助于揭示地下潜在的矿产资源分布规律。通过野外实地观察和取样，对矿区内的岩石类型、岩性、岩层倾角等进行详细记录。有助于理解矿区的地质构造和岩层分布，为后续的勘探工作提供基础。通过采集矿区内土壤、水体、植被等样品，进行化学分析，寻找矿床产状异常，探测潜在的矿化体，对于确定矿床类型和有利地质背景具有重要意义。

地球物理勘探通过地震、电磁、重力、磁力等物理方法，获取地下结构和性质的信息，以识别潜在的矿产资源。地球物理勘探技术在深部矿床勘探中有着重要的应用价值，可以突破地表限制，提供更深层次的地质信息。矿床勘查是在前期调查的基础上，通过具体的矿床开发与探矿工作，验证前期推测的矿床存在及其规模，包括矿床的钻探、采样、化验等多个环节为最终的矿产资源开发提供可靠的数据。

（2）勘探技术。在矿山地质调查与勘探中，勘探技术有助于精确定位矿床位置、评估矿藏规模和性质。传统的矿山勘探技术包括地球物理勘探、地球化学勘探、地质钻探等。地球物理勘探包括地震勘探、电磁勘探、重力勘探和磁力勘探等。地震勘探通过观测地震波在地下传播的速度和反射情况，推断地层结构和性质。电磁勘探则通过测量地下电磁场的变化，寻找矿产的电性异常。重力勘探和磁力勘探则通过测定地表重力和磁场的变化揭示地下密度和磁性的分布。

地球化学勘探是通过采集地表和地下样品，进行化学分析寻找矿床附近的化学异常，包括土壤化学勘探、水体化学勘探和植被化学勘探等。地球化学勘探可以迅速发现矿床附近的异常元素，帮助确定潜在的矿化体位置。地质钻探通过取得岩心样品，分析岩石的结构、组成和性质，岩心样品提供了最直接的地质信息，有助于准确了解地下矿床的特征。常见的地质钻探方法包括岩芯钻探、旋转钻探和钻孔取样等。

2.现代矿山地质调查与勘探技术

（1）遥感技术在地质调查中的应用。现代矿山地质调查与勘探技术中，遥感技术的应用在不断拓展成为矿业领域中一种强大而高效的工具。遥感技术通过获取地表和地下的高分辨率影像，能够提供全球范围内的大量地质信息。遥感技术通过卫星、飞机或无人机获取的高分辨率影像可以用于地表地貌的详细研究。这些影像不仅覆盖范围广泛，而且可以实现多时相、多角度的观测，提供全面而连续的地表信息，通过对地表地貌的分析可以更好地理解地质构造、断层带和构造地貌等特征，为找寻矿床提供线索。

各类遥感传感器可以捕捉地表的反射光谱信息从而检测矿化体对光谱的响应，这种光谱信息包括可见光、红外线和热红外等，可用于识别矿化体的类型和分布。不同矿化体在光谱上有独有的特征，通过对其特征的分析，可以实现对矿产资源的高效探测。矿山活动可能对周边环境造成影响，通过遥感技术可以监测土地利用变化、水质变化及植被覆盖情况，为环境保护和可持续开发提供科学依据。遥感技术还可以结合地理信息系统（GIS）进行空间分析，进一步提高地质信息的整合和分析效率。通过GIS技术可以将遥感影像与地质地图、地球物理数据等进行集成，形成多层次的地学信息系统为矿山地质调查提供更全面、多维度的数据支持。

（2）先进的地球物理勘探方法。先进的地球物理勘探方法在现代矿山地质调查与勘探中扮演着关键角色，通过引入高科技手段提高勘探效率和准确性。磁电法通过测量地下岩石的电性差异探测矿化体和构造异常，感应电磁法则通过感应电磁场对地下电导体的响应可以检测矿化体和储层。

地震电阻率法是一种结合地震和电阻率测量的综合地球物理勘探方法，通过测量地下岩石对地震波的传播速度和电阻率的变化，可揭示地下构造和矿体分布。地震电阻率法在地下水、矿床等领域有着广泛的应用能够提供地下结构和矿体性质的详细信息。核磁共振（NMR）技术通过测量岩石中核磁共振信号的特征，可以获得关于岩石孔隙度、流体含量等信息。这有助于评估地下水资源、识别矿体和判断岩石的物性。

（3）激光扫描与测绘技术。激光扫描又称为激光雷达技术，利用激光束照射地表并记录反射光时间，通过计算光的传播时间来获取地表点的坐标信息。这种技术具有高精度和高分辨率能够实现对地形、地貌、建筑物等物体的三维准确测量。对矿山地质调查中激光扫描技术可以快速获取矿山地表的数字高程模型（DEM）和数字地面模型（DSM），为地质特征的分析提供了高精度的基础数据。地下矿体的空间结构往往非常复杂，传统的勘探手段难以准确获取地下空间的三维信息，激光扫描技术可以通过地表孔径或井口进行扫描，实现对地下矿体的高精度三维测绘，为矿床的精准勘探和资源评估提供了有力的支持。

激光扫描技术在矿山工程中的应用十分广泛。例如，可以用于矿井和巷道的测绘，监测岩体的变形和裂隙情况提高矿山工程的安全性。激光扫描还能用于矿区内设备、设施的快速建模，为工程设计和规划提供精准的空间数据。全球导航卫星系统（GNSS）和惯性导航系统（INS）等测绘技术结合激光扫描能够实现对地表和地下空间的高效快速测绘。这种综合应用提高了勘探数据的准确性和时效性。

3.矿山地质勘探技术发展趋势

（1）矿山井下勘探技术。矿山地质勘探技术的发展趋势中矿山井下勘探技术占据着重要位置，可以通过创新技术手段提高勘探效率、准确性，并降低勘探成本。

随着矿床深度的增加和传统地表勘探的限制，矿山井下勘探技术成为深部矿床勘探的有效手段，井下地震勘探通过在矿井内部设地震传感器，可以更准确地获取地下岩石结构的信息。这种方法不仅可以实现对深层地质结构的高分辨率测量，还可以避免地表环境对勘探信号的干扰，提高勘探的灵敏度和准确性。在矿山井下勘探中，地球物理方法如地震、电磁、重力和磁力勘探，可以通过在井下进行测量克服地表限制，获取更深层次的地质信息，对于深埋矿床的勘探尤为重要，有助于提高勘探的全面性和深度。

通过在矿井巷道内使用激光扫描仪器可以实现对井下空间的高精度三维测绘，有助于了解井下地质构造、断层带的分布情况为井下勘探提供更详细的地质信息。矿山井下勘探技术中，无人机技术的应用也逐渐成为发展趋势，通过在井下巷道内使用无人机可以实现对矿体、巷道结构等高效监测和勘探。无人机搭载各种传感器可以获取高分辨率的图像和数据为井下地质状况的评估提供全新的途径[1]。

（2）水平钻进技术。水平钻进技术是一种在地下形成水平或近水平孔道的高级勘探方法，侧重于创新技术的应用提高深部矿床勘探、资源开发的效率和准确性。现代水平钻进设备配备了先进的导航和测量系统使用惯性导航、全球导航卫星系统（GNSS）等技术，能够实时监测钻孔的位置和方向。这确保了水平钻进操作的精准性使得勘探的数据更加可靠。水平钻进技术通过控制钻头的方向和倾角使其在地下形成水平或近水平的孔道，涉及到先进的定向钻孔技术包括使用陀螺仪和磁力计等仪器来实时监测并调整钻孔的方向确保其达到预定的水平度和方向。水平钻进设备采用自动控制技术使得整个操作过程更为智能化和高效，自动控制系统可以根据实时勘探需求调整钻进参数提高勘探效率，包括控制钻头的旋转速度、进给速度等关键参数[2]。

（3）多手段综合勘探。多手段综合勘探是指通过同时或依次运用多种地质勘探方法和技术，以获取更全面、准确的地下信息，在矿山地质调查中被广泛应用，以提高勘探效果、降低勘探风险。多手段综合勘探中的一项核心是地球物理勘探，包括地震、电磁、重力、磁力等多种地球物理方法。通过结合这些方法，可以获取地下岩层的物理性质，如密度、电阻率、磁性等，进而推断地下构造、矿体分布等信息，地球物理勘探通过多种手段的综合应用弥补了单一方法的局限性，提高了勘探的全面性。综合利用卫星、飞机、无人机等平台的遥感技术，获取地表和地下的高分辨率影像，遥感技术在多手段综合勘探中的作用主要体现在提供大范围的地表信息和监测环境变化[3]。

地球化学勘探通过采集样品进行化学分析，发现地下矿床附近的化学异常。多手段综合勘探中，地球化学勘探的优势在于它可以直接测量地下矿化体周围的化学元素含量，从而辅助其他地质勘探方法的数据解释。在多手段综合勘探中激光扫描技术可以用于获取地表地貌、矿体形态等信息，同时也可以用于地下空间的测绘。这种技术为地质勘探提供了高分辨率的地表和地下数据。多手段综合勘探中，水平钻进技术可以用于获取矿体的内部结构和性质。通过水平钻进，可以直接穿越矿体，获得更为详细的地下信息为其他勘探手段提供补充和验证[4]。

（4）动态地质勘探技术。动态地质勘探技术是指通过监测和分析地下动态过程中的地质变化，以获取更准确、实时的地质信息。微震监测是一种通过检测微小地震信号来监测地下岩石变化的技术，在矿山地质勘探中微震监测被广泛应用于矿体变形、岩层断裂和构造变化等方面，微震事件的发生和变化能够提供关于地下岩体稳定性和构造状况的实时信息有助于预测潜在地质风险。动态地质勘探中应力监测技术用于测量地下岩体的应力状态，通过在井下或地表安装应力传感器，实时监测地层的应力变化，有助于了解地下应力分布、断层活动情况为地质调查提供了有关地下应力场的重要数据[5]。

变形监测技术通过使用变形传感器实时测量地下岩体的变形情况，包括岩石的膨胀、压缩、裂隙的形成等。通过分析这些数据可以了解地下构造的变化，识别可能发生的地质问题从而指导矿山工程的进行。通过监测地下水位的变化可以评估地下水对矿体稳定性的影响，预警地下水涌出等问题。地热监测通过测量地下岩体的温度变化反映地下矿体的活动状态，随着矿体活动，产生的热量也会引起地下温度的变化，这项技术可以用于监测地下矿体的活跃性为地质灾害的预测提供依据。

4.结语

矿山地质调查与勘探技术的不断发展推动着矿业领域的进步，现代技术的应用为提高矿产资源勘探的准确性和效率提供了新的途径。未来，随着矿山井下勘探技术、水平钻进技术等的深入研究和应用，矿山勘探将迎来更为灵活、实时的时代。多手段综合勘探的发展将为资源勘探提供更为全面的信息支持。本文研究有助于指导矿业技术的发展方向，推动矿山地质勘探技术迈向更高水平。