高密度電法在礦山尾礦庫中的應用

■黃笑春 林日深 黃子茜

（江西省地球物理勘查技術院江西新余338000）

高密度電法在礦山尾礦庫中的應用

■黃笑春 林日深 黃子茜

（江西省地球物理勘查技術院江西新余338000）

本文主要介紹高密度電法對江西某礦山尾礦庫場地內視電阻率分布情況，對資料進行分析解釋，對壩址區巖溶發育情況進行初步勘查，查明該低阻帶的走向和性質。

巖溶 高密度電法 視電阻率 二維反演 低阻帶

1　引言

斯特（KARST）即巖溶[1]，是水對可溶性巖石（碳酸鹽巖、石膏、巖鹽等）進行以化學溶蝕作用為主，流水的沖蝕、潛蝕和崩塌等機械作用為輔的地質作用，以及由這些作用所產生的現象的總稱。巖溶的產生和發育破壞了巖體原有的完整性，降低了巖體本身的強度，增大了巖體透水性及含水性，往往會對工程建設及建設工程的使用造成許多不利影響甚至更大災害：①水利水電工程-滲漏、潰壩；②道路工程-路基、站場、橋梁地基穩定性、地基塌陷；③工民建-地基穩定性、塌陷問題等。

2　巖溶形成的條件

巖溶的形成是石灰巖地區地下水長期溶蝕的結果[2]。石灰巖的主要成分是碳酸鈣（CaCO3），在有水和二氧化碳時發生化學反應生成碳酸氫鈣[Ca(HCO3)2]，后者可溶于水，于是有空洞形成并逐步擴大。所具備的條件如下：

（1）可溶性巖石：可溶性巖石指的是石灰巖、白云巖、泥灰巖等。它們的溶解性與其結構、構造及礦物成分有關。晶粒粗大巖層較厚的巖石比晶粒小巖層較薄的巖石更容易溶解；礦物成分中方解石比白云石易溶解，巖石中若含黃鐵礦石加速溶解。

（2）巖石的裂隙性：巖石的裂隙性主要表現為巖石的透水性。完整無裂隙的巖石，水不能進入地下巖石的內部，溶蝕作用則僅限于巖石表面。風化裂隙可使巖溶發育于地面以下一定深度的巖石內，構造節理和斷層則使巖溶向更深處發育成規模更大的地下溶洞或暗河。

（3）水的溶蝕能力：水的溶蝕能力與雨水中CO2含量密切相關。純水幾乎不能溶解石灰巖，當水中的CO2增加時，溶解能力大大提高。

（4）巖溶水的運動與循環：巖溶地區地下水的循環交替運動是造成巖溶的必要條件，隨深度不同有不同的運動特征，可分為：①垂直循環帶；②季節循環帶；③水平循環帶；④深部循環帶。

3　工區地質地球物理特征

本次勘查區位于城門山銅礦區銅湖，主測線位于已有土壩湖堤，壩堤主要為人工填土和塊石（粘土為主）。根據附近出露地層推測有淤泥、第四系沉積、灰巖、砂巖、角礫。

人工填土主要為粘土，其電阻率在為n×10Ω·m；淤泥電阻率在為n--n×10Ω·m；第四系粘土視電阻率與原巖成份及搬運等有關一般為n--n×100Ω·m；砂巖一般為n×100--×1000Ω·m，灰巖電阻率較高，一般為n×1000Ω·m。

4　野外工作方法

4.1測地工作

測線布置參見圖1（高密度電法測線布置圖）。根據甲方提供的勘察要求，共布設測線四條。編號分別為1線、5線、6線、7線。1線位于已有湖堤軸線上，從西向東測點樁號從0—1800，測線長度1800米；5線位于內湖、壩址南向225米。點號90-1890，剖面長1800米；6線位于內湖、壩址南向100米，點號50-1850，剖面長1800米；7線位于外湖、壩址北向100米，點號-80-2020，剖面長2100米。

4.2高密度電法測量

根據測區地層出露情況和勘察要求，高密度電法[3][4]采集數據量大，分辨率高，信息豐富，選擇高密度電法測量。選用測量極距為5m，各供電及測量電極采用銅質電極，供電電壓為180-360v，最小測量信號大于5mV。當各測段連接好，儀器自動控制供電與采集。技術人員現場監看測量數據，當各測量結果合格后，轉入下一測段。一天測量后，將野外儀器采集的數據傳入計算機，用專業軟件進行初步分析。原始資料通過隨儀器配置的數據后處理軟件進行數據分析處理，資料處理的主要目的是有效壓制非目標物的干擾，突出有效信號。

高密度電法工作原理（圖2高密度電法工作框圖）。

本次采用WGMD-3型高密度電阻率測量系統進行地面勘察[5]。高密度電法野外數據采集是確定裝置形式與采集參數后，通過高密度主機控制多路電極轉換器經由電極系完成斷面數據自動采集。數據采集完成后，通過通訊程序將原始數據傳入計算機進行數據處理、二維反演后輸出二維地電斷面。

5　資料解釋

1線：點號0-1800，剖面長1800米，位于壩軸線，見圖3江西某礦山尾礦庫1線電測綜合成果圖。視電阻率曲線顯示，淺部填土及湖底沉積物電阻率低，而基巖電阻率較高。整個壩軸線視電阻率曲線，呈西高東低趨勢，即東段視電阻率值較中西段視電阻率值低，說明東段基巖比中西段基巖埋藏深度大。整個電性資料反映巖性電阻值變化，大致右分為四層,第一層:填土、淤泥土、粘土，深度19-33米，西端淺變化在2-25米；第二層：角礫，其下伏地層為灰巖，750-860、1160-1410較深，其它地段底界面埋深約25-48米；第三層：灰巖，130-750、860-1160、1390-1680。值得注意的是1390-1680段灰巖，從視電阻圖可看出，呈低阻反映，說明其厚度不大。其下伏地層為花崗斑巖。從鉆孔揭示可見，該線花崗斑巖分布于東西兩端，西端超出電性反映范圍。東端花崗閃長斑巖頂界面深度大約在35-70米。

5線：點號90-1890，剖面長1800米，位于內湖，離現有壩址225米。見圖4江西某礦山尾礦庫5線電測綜合成果圖。從視電阻率曲線顯示，呈西高東低趨勢。整個電性資料反映巖性電阻值變化,大致右分為四層,第一層:填土、淤泥土、粘土，深度3-36米，東西兩端較淺；第二層：角礫，其下伏地層為灰巖，390-605、685-1105較深，其它地段底界面埋深約20-40米；第三層：灰巖，200-390、610-680、1570-1740?；◢忛W長斑巖，大約1100以東，在東端界面變化較大，花崗閃長斑巖覆蓋于灰巖之上。

6線：點號50-1850，剖面長1800米，位于內湖，離現有壩址100米。見圖5江西某礦山尾礦庫6線電測綜合成果圖。從視電阻率曲線顯示，呈西高東低趨勢，該線視電阻率東部低值異常寬，反映花崗斑巖分布范圍寬。第一層:淤泥土、粘土，深度4-30米，東端較淺；第二層：角礫，其下伏地層為灰巖，主要分布于1150以西，其分布范圍較寬。第三層：灰巖，該線整體視電阻率較低，僅在西部反映出灰巖大約在210-260，其頂界面深約60米?；◢忛W長斑巖分布于1150以東，范圍較寬。

7線：點號-80-2020，剖面長2100米，位于外湖，離現有壩址100米。見圖6江西某礦山尾礦庫7線電測綜合成果圖。從視電阻率曲線顯示，呈西高東低趨勢，該線視電阻率橫向變化較大，特別是東端1680樁號附近的低阻，反映低部存在花崗斑巖。。第一層:淤泥土、粘土，深度7-34米，東端較淺；第二層：角礫，其下伏地層為灰巖、花崗閃長斑巖，主要分布于640以東，1360-1640底界面較深。第三層：灰巖，890以西、1370-1350、1650-1830。其中1650-1730段，其視電阻呈低阻反映，說明其厚度不大。其下伏地層為花崗閃長斑巖。1730-1830在視電阻率圖其底部有一高阻顯示，說明有灰巖存在。

綜述：電法勘探是測線經過地的地下電性綜合反映。從現有結果看，壩址區視電阻率橫向變化較大，特別是6線反映得更明顯，說明地下巖性復雜變化大，有砂巖、灰巖、花崗閃長斑巖存在，且基巖界面變化大、埋藏深。

6　結論

通過本次高密度電法工作，較好地完成了設計工作任務，在壩軸線預先布置1號高密度測線，并根據橫向的地電差異，在測線的1550/1附近布置了一個鉆孔，在孔深約35m處，出現了已分化的花崗閃長斑巖，與物探資料相吻合。此后，在高密度電法1、6、7號測線上間隔200m布鉆打孔，共30個孔。結合鉆孔資料，推斷出相對應的地質剖面圖。對此得知了以下認識：

（1）了解了測區內電阻率的變化情況；

（2）根據勘察成果，解釋了測區基巖埋深；

（3）測區巖性復雜，有砂巖、灰巖、花崗閃長斑巖、角礫，裂隙、溶蝕較發育，這些裂隙、溶蝕被淤泥、粘土、水填充，但當條件發生變化時，填充物會產生運移，影響已有平衡，而發生滲漏；

（4）在某些地物限制、勘探深度較淺的情況下，高密度電法尋找低阻溶蝕層是一種比較直接、有效的方法。

[1]劉曉東，張虎生，黃笑春，朱偉忠.高密度電法在宜春市巖溶地質調查中的應用[J].中國地質災害與防治學報，2002年3月第1期.

[2]張志豪，李榮先，梁延廣，周訓軍.地下溶洞調查物探技術探討 [J].工程地質學報.2012年05月20日.

[3]張艷梅.地球物理勘查方法在水文地質工程地質中的應用 [J].科技論壇.2012年: 32.

[4]程志平.電法勘探教程 [M].北京:冶金工業出版社.2007.

[5]田秋生.地質勘察中高密度電法的應用研究 [J].中國新技術新產品,2013(16）.

The application of high-density electrical method in mine tailings

HUANG Xiao-chun LIN Ri-shen HUANG Zi-qian
(Jiangxi Geophysical exploration?oftechnology，Xinyu 338000，China)

This paper mainlyintroducesthe highdensityelectrical method in a mine tailings field in jiangxi apparent resistivitydistribution, analysis of data explanation,karst development situation carries on the preliminary exploration to the dam site area,find out the trend and properties of low stopband.

karst；highdensityresistivity method；apparentresistivity；two-dimensional inversion；low-resistivity aquifer

P62[文獻碼]B

1000-405X（2016）-7-139-2