電法勘探在工程方面的研究

摘要：通過介紹高密度電阻率法測深尋找地下水的應用及其鉆探驗證情況，說明高密度電阻率法在確定含水構造的位置、形態(tài)上的應用可能性，以及在判別地下水的方法上的應用可行性。

關鍵詞：直流電法勘探井下施工 高密度電阻率法水文地質含水構造激電異常

高密度電法是多種排列的常規(guī)電阻率法與資料自動反演相結合的綜合方法，它是以巖土體導電性差異為基礎的電探方法，是一種陣列勘探方法，野外觀測時只需將全部電極沿測線一次性布設，儀器按已設定的供電和測量排列方式自動采集所有電極的電位差，計算出相應的視電阻率，測量過程中數據自動存盤。

一、應用高密度電阻率法與激發(fā)極化法測深尋找地下水

金沙縣沙土鎮(zhèn)物探找水工作共布置2條測線，控制剖面線長約1200m，主要采用偶極一偶極裝置，每條線一次布置60根電極，點距10m，最小極距系數1，最大極距系數2O，勘查深度要求150m，高密度電法勘探能夠滿足要求。由于高密度電法資料分析在測區(qū)中部300位置、60m以下深存在一與該區(qū)地下水流向基本一致的低阻異常體存在，電法資料推測為巖溶裂隙管道，該裂隙被某種低阻物質(水或粘土)所充填，為減小地下水開采的風險，用直流激電測深法來區(qū)分裂隙內充填的低阻物質是不是水。激電綜合參數顯示：半衰時、極化率、衰減度、綜合參數均在AB／2為120～160m之間，均有明顯的相對高值異常反映，視極化率達1.25％，半衰時達1.68，衰減度達0.44，綜合參數達1.57，說明300m點60m以下深的巖溶裂隙內充填的低阻物質可能為地下水。由高密度電法資料分析，推測的低阻異常體發(fā)育為北東向，與水文地質條件相符，低阻異常體的激電效應反映有水的可能，因此確定地下水探采井位于6線300m點處。通過分析、布井、施工，其鉆孔結構由上至下為：0～5.0m為第四系殘、坡積層，成井揭露0～5.0m為紅粘土。5.0～57.5m為三疊系下統(tǒng)茅草鋪組(T)灰、深灰色中至厚層微晶灰?guī)r夾深灰色灰黑色泥質灰?guī)r、泥巖，偶見少量方解石脈；57.5m～113.5m為三疊系下統(tǒng)茅草鋪組(T)灰、深灰色中至厚層微晶灰?guī)r、白云質灰?guī)r，裂隙發(fā)育，裂隙中偶見黃色粘土充填，其中67.0—67.50處有地下水，地下水流量1.2431m／s，71．5～ 85．5m地下水流量逐漸增大至8.531m／s，為該孔水段。113．5～151．0m為三疊系下統(tǒng)茅草鋪組(T)深灰色中至厚層白云質灰?guī)r，偶見少量方解石脈充填。通過鉆探施工驗證，在預測靶區(qū)內打出一口涌水量737m／d的優(yōu)質水井，解決了當地人蓄飲水及灌溉水源問題。

二、煤礦企業(yè)應用高密度電阻率法結合視電阻率法防水

我國大中型高產高效煤礦中綜采工作面所占的比例越來越大，安全生產客觀上要求地質預測預報工作要及時準確，從而對查清影響煤礦安全生產的水文地質條件，對煤層頂板富含水行勘查、分析研究提出了更高的要求，使企業(yè)采取必要措施，從根本上預防井下水災害的發(fā)生。

高密度電法屬于電阻率法，它是將直流電經由地表供人地下，隨供電極距的加大電流場向地下的分布深度逐漸加大，目標體與圍巖存在電性差異會被測量電極在地表捕獲，從而獲得目標體在橫、縱方向上的電阻率值變化信息。高密度電法采用密集的電極排列進行縱橫向連續(xù)數據采集，可獲得豐富的地質信息，該方法可了解排列段下地層電性的縱、橫向變化，兼有電剖面法、電測深法的地質信息。高密度電法采用溫納和施倫貝爾裝置，為獲得更多的信息，采用10m電極間距觀測，電極數60個，剖面數N=19。實際觀測時，電極釘在煤層頂板上，泥土封孔，澆灌鹽水，保證電極接觸良好。每個排列的觀測始末均對儀器和多路轉換器的電源電壓測量，對于儀器電源電壓低于規(guī)定時，及時更換電池。對觀測中出現誤差較大的點，均在現場查明原因并進行了及時處理，必要時對其進行重復觀測。工作中，對高密度電纜線定期檢查其完好程度，對不符合規(guī)范要求的電纜線，在現場查明原因，采取措施，及時進行處理。井下電測深數據采集工作結束后，就得到了反映巖石電性特征的第一手資料。

視電阻率數據經檢查驗收后，建立直流電法數據庫進行資料處理。對視電阻率數據進行全空問校正，巷道空間校正，應用Res2dinv程序和SURFER程序形成視電阻率斷面圖及平面圖。具體步驟如下：(1)數據整理。對所測視電阻率值進行全空間校正，巷道空間校正，同時形成視電阻率曲線圖，視電阻率等值線斷面圖；(2)提取視電阻率中的含水信息。解釋含水、導水構造及潛在導水、突水通道，并總結出構造異常體的含水、導水規(guī)律。(3)提取視電阻率中巖石的電性分層信息。用于解釋工作面頂、底板隔水層厚度、含水層厚度、含水層原始導升高度。

經分析，工作面頂板上含水層距頂板多在50m以上，距離較大，且砂巖頂板較穩(wěn)定，因此工作面頂板突水可能性較小。其中，工作面中段含水區(qū)面積和含水量較大，對工作面的安全回采存在較大潛在危害外，其余的含水區(qū)面積和范圍均較小，不會對工作面安全回采帶來危害。

結論

采用高密度電法，在巖溶地區(qū)來尋找含水低阻異常體(含水構造)的位置及形態(tài)是可行方法，再結合水文地質分析，應該是巖溶山區(qū)尋找地下水的一種較好的工作方法模式。采用井下高密度電法勘查煤礦煤層頂板的含富水性，對煤礦井工作面頂板突水性和井巷涌水情況進行調查和預測，給煤礦企業(yè)開采中突水安全提供了依據。工作方法有效，地質效果明顯。

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