地理信息系统与多通道瞬变电磁技术在金属矿产勘查中的应用_王超.pdf

2020年第10期西部探矿工程 * 收稿日期 2019-12-11修回日期 2019-12-20 作者简介 王超 （1985-） ， 男 （汉族） ， 贵州遵义人， 工程师， 现从事矿业开发及质量管理方面的工作。 地理信息系统与多通道瞬变电磁技术 在金属矿产勘查中的应用 王超* （贵州省地矿局一○二地质大队， 贵州 贵阳 550000） 摘要 地理信息系统可以定位金属矿产勘查的范围， 提高了勘查工作的效率及准确性。而多通道 瞬变电磁技术在勘探过程中具有勘探深度大、 勘探结果分辨率高等特点， 多通道瞬变电磁技术能够 对勘探过程中所发射的电流进行同时记录， 并且可以使用多通道记录电压， 进而使勘探工作的效率 得到实质性的提升。因此， 在金属矿产勘查中， 可使用地理信息系统结合多通道瞬变电磁技术进行 勘查， 效果更好， 值得推广和应用。 关键词 地理信息系统； 多通道瞬变电磁技术； 矿产勘查 中图分类号 P62 文献标识码 B 文章编号 1004-5716202010-0119-03 随着科学技术的发展， 我国的地理信息系统已经 取得了很好的应用效果， 但同时也具备很多的不足。 例如对数据的处理上， 系统不具备科学的推理能力， 从 而使很多功能的发挥得到了限制[1]。因此， 为了提高勘 测数据的准确性， 提高金属矿产勘查的智能水平， 在提 高工作效率的同时降低对环境的污染， 实现资源的可 持续性的发展， 可以在地理信息系统使用的基础上， 进 一步采用多通道瞬变电磁技术， 提高金属矿产勘查的 精度和效率。 1地理信息系统在金属矿产勘查中的应用 1.1地理信息系统的特点 相较于地质勘查技术而言， 使用地理信息系统不 但可以对地表以下的资源进行科学的定位， 同时为勘 测者提供了更加准确的数据， 通过这项技术所具有的 自主收集与处理数据的功能， 使得勘查过程中的效率 与准确性得到了保证[2]。它的特点主要包括以下几个 方面 第一， 地理信息系统的综合性很强， 不仅仅是地 理学， 同时还囊括了管理学、 测量学以及计算机等相关 学科。第二， 地理信息系统的功能复杂， 它可以自行获 取并且处理数据， 同时还完成了存储与显示信息的功 能， 最后将这些数据信息进行编辑与分析输出， 完成了 一整套自动化的运作。第三， 在对金属矿产勘查的过 程中， 不同于传统的勘查手段， 通过简化后的勘查手 段， 提高了勘查工作的效率与准确性。 1.2地理信息系统在金属矿产勘查中的应用 在自主采集数据、 建立数据库以及估算矿产储量等 方面都可以通过地理信息系统来完成， 同时相较于传统 的数据采集系统， 很明显地理信息系统的优势更加突 出。在目前的大多数的勘查中， 还是以相关信息资料与 地形版图的坐标为基础， 进行数据处理， 进而在测量设 备中实现。但是采用地理信息系统来对矿产进行勘查， 在对已知的信息与地形版图的勘查中， 同时亦可以自主 地对数据进行采集与存储。采用地理信息系统使得在 地质矿产勘查过程中的工作效率得到了提升。 1.2.1信息收集 在金属矿产勘查中， 数据资料的收集整合至关重 要， 这个环节如果出现数据的错误， 会对整个勘查工作 的效率产生严重影响。但是在矿产勘查的过程中使用 地理信息系统， 其系統所具备的自主收集整合信息功 能会对勘查整个工作提供有利的帮助， 同时也保证了 信息资料的准确性[3]。 1.2.2定量分析 在勘查的工作中， 定量分析起着至关重要的作用， 它决定着矿产位置是否准确。通过地理信息系统， 对 勘查中定量分析的效率与准确度提供了保障， 使其结 果更加准确。通过地理信息系统， 建立数据模型进行 119 2020年第10期西部探矿工程 分析， 使得数据结果的准确性更高， 对资源的勘查提供 保证。 1.2.3绘制地图图像 通过对地图图像的绘制， 可以确定勘查的具体区 域， 通过对勘探区域地形和地质结构的清晰绘制， 为后 续的勘探提供有利的条件。通过对地理信息系统的应 用， 工作人员可以更加快速有效地判断出矿产资源的 位置， 自主完成图像的绘制， 为后续的工作提供了有效 保障。 2地理信息系统在金属矿产勘查中的应用 2.1多通道瞬变电磁技术的基本原理 多通道瞬变电磁技术的勘探原理是通过发射回线 上创造电流脉冲方波的形式， 抓住方波下降的时刻， 进 而创建一种地下传播力非常强的磁场。在磁场的作用 力下， 地质体就会随之产生一种涡流效应， 地质体的导 电性能将会受到涡流的直接影响， 同时涡流在地质体 当中处于缓慢消失的状态， 在这个缓慢消失的过渡区 间当中， 会生成一个逐渐减小的二次磁场， 这个磁场不 断地向地表进行传播作用， 地表当中的接收回线将会 接收二次磁场当中传来的信号， 现场的技术人员可以 通过二次磁场传来的信号以及二次磁场的状态来判断 地下地质体的电性分布状况[4]。 在金属矿区的探测工作中， 主要利用多通道瞬变 电磁技术在探测过程中的电阻差异， 由于富含金属矿 物质的地质资源与普通的围岩相比电流量明显较弱， 因此现场技术人员就可以根据这一特性来判断金属矿 产和普通地质资源。 2.2多通道瞬变电磁技术在金属矿产勘查工作中的应 用 2.2.1工程概况 以某金属矿区勘查工作为例， 分析多通道瞬变电 磁技术在金属矿产资源勘查工作当中的应用价值。该 地区在前几年的勘查工作当中一直处于工作效率不高 的状态， 在金属矿产资源勘查工作当中并未取得实质 性的进展， 同时该矿区的金属矿产资源丰富， 矿区内岩 石分布非常广泛， 拥有非常广阔的资源开采空间。该 地区在去年全面引进了多通道瞬变电磁技术用于金属 矿产勘查工作当中， 经过了一年多的使用， 该地区金属 矿区的矿产勘查效率得到了明显的提升。 2.2.2勘查过程中的数据采集 在正式勘查工作开始之前， 现场工作人员沿着事 先准备好的钻孔来布设测量线， 布线的方向要视矿区 的勘查结果而定， 该矿区的布线方向为EW向， 在数据 采集的过程中， 该矿区现场投入了50个工作站进行剖 面式观测， 可观测点为180个， 信号的发射载体为接地 式导线， 通过连续滚动的方式进行布设， 当发射极处于 稳定的接地状态时， 发射的电极距离为250m， 当发射 接地电阻比较大时， 发射的电极距离会增大到460m， 进而保证电磁能量在探测过程中的充足。发射电流使 用10阶的PRBS， 电流的范围在8～25A之间。此外， 在勘查过程中观测轴向电厂分量的过程中， 工程技术 人员设置了一台与接收端相同的数据采集站负责记录 发射电流的状况， 解决了由于大地电阻所引起的实际 电流与标准探测电流之间的差异。 2.2.3应用效果的评价 经过现场的勘查工作以及改进措施， 该矿区内的 多通道瞬变电磁技术的应用取得了良好的效果， 方法 具有强大的实践意义， 适合在多个矿区之内进行推 广。笔者在参考了具体的工作情况之后， 认为多通道 瞬变电磁技术的主要优势可以概括为以下几点 （1） 当勘查现场进入断电处理阶段， 其观测到的结 果属于在正常范围内的异常现象， 因此现场的工作人 员依然可以依照此观测结果为基准， 对异常带的位置 进行进一步的观察和勘探， 消除装置当中所出现的噪 声干扰， 使金属矿产的勘查工作更加准确。 （2） 通过多通道瞬变电磁技术的使用， 能够消除勘 查过程中矿区高阻岩体对勘查工作的影响。同时由于 电磁能量的稳定性， 在勘查过程中受到地质影响的程 度可以达到最低， 进而有效提升现场勘查人员的分辨 能力。 （3） 现场的技术工作人员可以自主选取不同的时 间节点来进行勘查工作， 进而减少地质噪声对金属矿 区勘查工作的负面影响， 使勘查进程进展更加顺利。 另外， 对于一些地质结构较为复杂的矿区， 现场工作人 员可以通过提升发射功率的方式增强二次磁场的强 度， 使勘查深度得到提升[5]。 （4） 多通道瞬变电磁技术是通过脉冲磁场的多次 累积， 使勘查结果的误差最大限度地降低。另外， 在装 置形式比较多的情况下， 现场工作人员可以依照矿区 勘查的实际需求以及金属的具体位置来合理选取装 置， 这样不仅能够大幅度减少施工时间， 同时提升了现 场操作的容错率。（下转第123页） 120 2020年第10期西部探矿工程 局部也可以对其生产发挥极其重要的作用， 所以应当 采取各种措施， 以降低局部通风机对整个系统运行造 成的影响， 及间接对开采人员造成的影响。煤矿所使 用的主通风机必须维持稳定的运行。选择一台轴流式 通风机， 并确保工况点在高效区中， 且具备充足的富余 水平。另外， 还应当提升通风系统的维修力度， 采取有 效的措施来维修及保护回风巷， 使其始终维持正常有 效的运行。 3.4矿井中应尽量保证简单的通风网路 在现代化煤矿的建设中， 构建起完善的通风系统 信息管理体系是其关键构成， 我们可以通过计算机来 开展管理， 配置相应的监控系统， 进行全天全方面的监 控， 并且利用计算机呈现出各种相关图形， 如通风网络 图等， 这样就可以将风量的配置、 风流的方向、 通风的 部位等进行更直观的观察， 通过较好的观察来进行有 效的管理。还可以运用计算机来创建有效的信息数据 库， 严格检测风压、 风量等参数， 对各个设备的受损状 况、 通风测量仪表的应用及监测状况等进行记录， 此 外， 还需要对工作的效率、 电功率等详细记录。 3.5优化指标参数设计 在实际开采的过程中， 其优化指标应当满足以下 几方面的要求 ①评价指标应当可以对通风系统的安 全性做出全面的、 准确的评价； ②评价指标必须具备独 立的标准， 这样才可以实施全面的评价分析； ③评价结 果必须包含通风系统经济性、 可行性及安全性的三项 原则， 基于这三个原则的条件下来选择最佳的方案； ④ 评价过程中所需的参数必须可以易于获取， 促使数据 的处理更为简单[3]。减小计算的误差； ⑤每个评价指标 都必须具备独立的标准来进行对比。 4结束语 对于煤矿生产而言， 通风系统是确保其安全性的 关键保障。通风系统不仅对用风区域中风量的方向及 大小有着一定的影响， 而且对整个煤矿生产的安全性 及通风的质量造成了影响。若通风系统无法正常有效 的运行， 必定会导致各类安全事故的发生。在实际开 采的过程中， 为了避免各种隐患的产生， 应当事先进行 好检测工作， 以预防为核心， 采取合理有效的措施来应 对各种隐患问题， 尽可能避免事故的发生， 极大保障开 采人员的安全， 促使开采工作可以正常展开， 为企业的 持续发展提供可靠的安全保障。 参考文献 [1]狄东辉.煤矿矿井通风安全隐患与改进措施[J].能源与节能， 20191133-35. 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