论文部分内容阅读
[摘要]近几十年来，我国井中物理探矿工作得到了迅猛的发展。物理探矿工作的规模越来越大，技术水平越来越高，探矿的效率也越来越高。因此，这门过去冷门的学科在当今社会获得了重生。常见的物探矿技术方法包括井中磁测、井中激发极化法、井中（坑道）充电法、坑道（井中）自然电位法以及井中电磁法，这五种技术在井中探矿的工作中发挥了至关重要的作用。本文主要介绍了这五种方法的原理以及优势，并就井中（坑道）充电法做了应用实例的分析。
[关键词]井中物探 方法 技术 原理
[中图分类号] X703.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-3-175-1
为了满足当今社会经济发展的需要，矿产资源的消耗日益增加。社会经济发展和矿产资源紧缺之间的矛盾日益加剧。为了缓解这种矛盾，除了倡导节约矿产资源外，还应加大对深部矿产资源的开发和开采。井中物理探矿技术是井中找矿工作中最常用的一种手段，越来越受到人们的关注。井中物理探矿技术是指在钻井、坑道或者钻孔中放入勘探仪器，激发和观测物理场的勘探方法。要想提高井中探矿工作的效率，降低发掘难度，就要对物理探矿技术有充分的了解。
1井中物理探矿技术的概述
井中物理探矿技术主要用于探测钻孔、钻井或坑道周围的地质问题，如果发现其周边有矿产资源，就要确定矿产的具体位置，包括离井或孔的水平距离、深度以及方位等等。随后就划定矿产的范围，并研究矿产资源在圈定范围内是否连续。井中物理探矿技术与常规的测井技术和地面物理探矿技术的原理基本上相似，但是在探测精度、范围、对象、分辨率等方面上的差异还是很大的。常规测井技术的探测分辨率与精度是三者中最高的，但是探测范围比较小，探测对象在尺寸上也有一定的限制。井中物理探矿技术的分辨率和精度介于两者之间，但是探测的范围很大，可以到达井周围的200-300米。综合对比，井中物理探矿技术比另外两种都要好。当前常用的物探矿技术方法包括井中磁测、井中激发极化法、 井中（坑道）充电法、坑道（井中）自然电位法以及井中电磁法等。下面将逐一详细介绍。
1.1井中磁测
井中磁测主要是通过测量没有套管的钻孔中的地磁场的分布情况，对比岩石、金属矿石的磁性特征，得出钻孔周围矿体的分布情况。井中磁测的最大特点是径向的探测范围较广，同时还具有良好的空间定位能力，能提供准确的磁场信息。常用于测定磁铁矿或者含有铁磁性的多金属矿的分布情况以及品位，划分各种不同岩石的分布层，在磁铁矿的勘探工作中具有重要的知道作用。井中磁测对于下次钻孔深度、方位的确定有着其他方法无可比拟的优势。井中磁测只要通过对单孔的一次性测量就能获得孔周围几百米的全方位信息，可以直接判定孔周围是否存在磁铁矿或者含有铁磁性的多金属矿，不存在多种情况的问题。
1.2井中激发极化法
井中激发极化法是根据不同的岩石与矿石对于激电的反应不同的原理而发展起来的。通过观测和分析井中激电效应，可以得出岩石与矿石的分布情况。井中激发极化法是最近兴新的一种结合井下和地面物理探矿技术的方法。相对于传统的电阻率法和电磁法，井中激发极化法最大的优点在于不受电阻率大小的限制。它不仅能探测电阻率与井周围岩石相差明显的块状硫化物矿床，还可以探测相差不明显的浸染状金属矿床，这是传统的探测方法无法做到的。除此之外，井中激发极化法在地形起伏的山区不会产生异常的信号。井中激发极化法根据电极的不同可以分为三种工作方式，即井井、井地和地井。井井方式主要用于探测两个钻井的深部矿体与两井之间矿体的关系；井地方式可以探测矿体的走向，有利于划定矿体的分布范围；地井方式主要用于探测井底或者井周围的盲矿体分布情况，并分析其存在的具体位置。
1.3井中（坑道）充电法
井中（坑道）充电法根据岩石与矿石导电性的不同，观测分析充电电场的分布情况，从而推断钻井周围与井底的矿体分布情况，其原理与地面充电法相同。井中（坑道）充电法相对于传统的地面充电法在探测具有良好导电性能的矿体时最大的区别在于，其供电电极至少一个要放在钻井或坑道中裸露的矿体上，也可以是井周围的岩石。可以测量钻井周围多个位置的充电情况，以便于更精确地判定矿体的大小。为了增强井中（坑道）充电法的探测能力，可以加大充电的功率。近几年，增强型井中（坑道）充电法在金属矿的勘探工作中发挥了重要的作用。下面简单介绍下增强型井中（坑道）充电法在勘探铜矿体中的应用。
两千年，在陕西秦岭造山带的PD4坑中勘测到了深度为17.6米的富铜体矿，但是在开挖到49号线时铜体矿就没了。为了追踪富铜体矿的位置，在坑内使用了增强型充电法测量，结果很快就发现了新矿体的位置。
井中（坑道）充电法在测量已经矿体的走向与延伸的情况上具有着其他传统方法无可比拟的优势。在现实案例中往往要结合多种现代的井中物理探矿技术，才能将各种方法的功能发挥至最大。在本例子中，主要结合了坑道充电法、坑道激电法和井中激发极化法，得到了新矿体的具体位置及其大小状态。
1.4坑道（井中）自然电位法
坑道（井中）自然电位法的工作原理是测量坑道或钻井中的电位梯度，并结合地面测量的结果，全面反映坑道或钻井中自然电位的空间分布情况。通过分析自然电位的异常，找出其异常的空间位置，并确定引起异常的矿种以及其形状。坑道存在不会影响自然电位的分布情况，只会对其电位的绝对值有影响。
1.5井中电磁法
井中电磁法可以简写为BHEM或者DHEM，利用低频简谐场或者不稳定场的原理，对钻井或者钻孔周围进行测量，从而探测钻井或钻孔周围具有良好导电性的矿体空间分布于延伸的情况。在钻井或钻孔周围布置大激发回线，钻井或钻孔中的探头进行接收和探测。经过十多年的发展，井中电磁技术得到了提升，实现了低频率段内的工作，在井中深部矿产的勘探工作中发挥着日益重要的作用。井中电磁法的优势在于钻探的成本低，探测矿体的范围广，探测的径向距离可达几百米，受复杂因素的干扰程度相对较小。井中电磁法一般用于探测划定具有良好导电性的矿体的分布情况。
2结束语
我国物理探矿工作正如火如荼的进行，由于过去几十年人们对于井中物理探矿的技术不够重视，所以当前应加强对井中物理探矿技术的宣传力度。综合利用井中物理探矿技术的各种方法，可以提高探矿的效率，同时还可以降低勘查的成本。物理探矿工作应最大限度地发掘底下潜藏的矿产资源，为国家的发展做出贡献。本文中提到的五种方法是当前物理探矿技术中相对先进的手段，对于物理探矿的工作者来说，还应致力于研究具有更高分辨率与精度、更强的圈定与深部探测能力的新探测技术，促进我国地质勘查工作的发展。
[关键词]井中物探 方法 技术 原理
[中图分类号] X703.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-3-175-1
为了满足当今社会经济发展的需要，矿产资源的消耗日益增加。社会经济发展和矿产资源紧缺之间的矛盾日益加剧。为了缓解这种矛盾，除了倡导节约矿产资源外，还应加大对深部矿产资源的开发和开采。井中物理探矿技术是井中找矿工作中最常用的一种手段，越来越受到人们的关注。井中物理探矿技术是指在钻井、坑道或者钻孔中放入勘探仪器，激发和观测物理场的勘探方法。要想提高井中探矿工作的效率，降低发掘难度，就要对物理探矿技术有充分的了解。
1井中物理探矿技术的概述
井中物理探矿技术主要用于探测钻孔、钻井或坑道周围的地质问题，如果发现其周边有矿产资源，就要确定矿产的具体位置，包括离井或孔的水平距离、深度以及方位等等。随后就划定矿产的范围，并研究矿产资源在圈定范围内是否连续。井中物理探矿技术与常规的测井技术和地面物理探矿技术的原理基本上相似，但是在探测精度、范围、对象、分辨率等方面上的差异还是很大的。常规测井技术的探测分辨率与精度是三者中最高的，但是探测范围比较小，探测对象在尺寸上也有一定的限制。井中物理探矿技术的分辨率和精度介于两者之间，但是探测的范围很大，可以到达井周围的200-300米。综合对比，井中物理探矿技术比另外两种都要好。当前常用的物探矿技术方法包括井中磁测、井中激发极化法、 井中（坑道）充电法、坑道（井中）自然电位法以及井中电磁法等。下面将逐一详细介绍。
1.1井中磁测
井中磁测主要是通过测量没有套管的钻孔中的地磁场的分布情况，对比岩石、金属矿石的磁性特征，得出钻孔周围矿体的分布情况。井中磁测的最大特点是径向的探测范围较广，同时还具有良好的空间定位能力，能提供准确的磁场信息。常用于测定磁铁矿或者含有铁磁性的多金属矿的分布情况以及品位，划分各种不同岩石的分布层，在磁铁矿的勘探工作中具有重要的知道作用。井中磁测对于下次钻孔深度、方位的确定有着其他方法无可比拟的优势。井中磁测只要通过对单孔的一次性测量就能获得孔周围几百米的全方位信息，可以直接判定孔周围是否存在磁铁矿或者含有铁磁性的多金属矿，不存在多种情况的问题。
1.2井中激发极化法
井中激发极化法是根据不同的岩石与矿石对于激电的反应不同的原理而发展起来的。通过观测和分析井中激电效应，可以得出岩石与矿石的分布情况。井中激发极化法是最近兴新的一种结合井下和地面物理探矿技术的方法。相对于传统的电阻率法和电磁法，井中激发极化法最大的优点在于不受电阻率大小的限制。它不仅能探测电阻率与井周围岩石相差明显的块状硫化物矿床，还可以探测相差不明显的浸染状金属矿床，这是传统的探测方法无法做到的。除此之外，井中激发极化法在地形起伏的山区不会产生异常的信号。井中激发极化法根据电极的不同可以分为三种工作方式，即井井、井地和地井。井井方式主要用于探测两个钻井的深部矿体与两井之间矿体的关系；井地方式可以探测矿体的走向，有利于划定矿体的分布范围；地井方式主要用于探测井底或者井周围的盲矿体分布情况，并分析其存在的具体位置。
1.3井中（坑道）充电法
井中（坑道）充电法根据岩石与矿石导电性的不同，观测分析充电电场的分布情况，从而推断钻井周围与井底的矿体分布情况，其原理与地面充电法相同。井中（坑道）充电法相对于传统的地面充电法在探测具有良好导电性能的矿体时最大的区别在于，其供电电极至少一个要放在钻井或坑道中裸露的矿体上，也可以是井周围的岩石。可以测量钻井周围多个位置的充电情况，以便于更精确地判定矿体的大小。为了增强井中（坑道）充电法的探测能力，可以加大充电的功率。近几年，增强型井中（坑道）充电法在金属矿的勘探工作中发挥了重要的作用。下面简单介绍下增强型井中（坑道）充电法在勘探铜矿体中的应用。
两千年，在陕西秦岭造山带的PD4坑中勘测到了深度为17.6米的富铜体矿，但是在开挖到49号线时铜体矿就没了。为了追踪富铜体矿的位置，在坑内使用了增强型充电法测量，结果很快就发现了新矿体的位置。
井中（坑道）充电法在测量已经矿体的走向与延伸的情况上具有着其他传统方法无可比拟的优势。在现实案例中往往要结合多种现代的井中物理探矿技术，才能将各种方法的功能发挥至最大。在本例子中，主要结合了坑道充电法、坑道激电法和井中激发极化法，得到了新矿体的具体位置及其大小状态。
1.4坑道（井中）自然电位法
坑道（井中）自然电位法的工作原理是测量坑道或钻井中的电位梯度，并结合地面测量的结果，全面反映坑道或钻井中自然电位的空间分布情况。通过分析自然电位的异常，找出其异常的空间位置，并确定引起异常的矿种以及其形状。坑道存在不会影响自然电位的分布情况，只会对其电位的绝对值有影响。
1.5井中电磁法
井中电磁法可以简写为BHEM或者DHEM，利用低频简谐场或者不稳定场的原理，对钻井或者钻孔周围进行测量，从而探测钻井或钻孔周围具有良好导电性的矿体空间分布于延伸的情况。在钻井或钻孔周围布置大激发回线，钻井或钻孔中的探头进行接收和探测。经过十多年的发展，井中电磁技术得到了提升，实现了低频率段内的工作，在井中深部矿产的勘探工作中发挥着日益重要的作用。井中电磁法的优势在于钻探的成本低，探测矿体的范围广，探测的径向距离可达几百米，受复杂因素的干扰程度相对较小。井中电磁法一般用于探测划定具有良好导电性的矿体的分布情况。
2结束语
我国物理探矿工作正如火如荼的进行，由于过去几十年人们对于井中物理探矿的技术不够重视，所以当前应加强对井中物理探矿技术的宣传力度。综合利用井中物理探矿技术的各种方法，可以提高探矿的效率，同时还可以降低勘查的成本。物理探矿工作应最大限度地发掘底下潜藏的矿产资源，为国家的发展做出贡献。本文中提到的五种方法是当前物理探矿技术中相对先进的手段，对于物理探矿的工作者来说，还应致力于研究具有更高分辨率与精度、更强的圈定与深部探测能力的新探测技术，促进我国地质勘查工作的发展。