綜合物探技術(shù)在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用分析

1.劉 穎 2.董春友

1.河北省地礦局第二地質(zhì)大隊(duì) 2.河北源眾工程技術(shù)有限公司

綜合物探技術(shù)在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用分析

1.劉 穎 2.董春友

1.河北省地礦局第二地質(zhì)大隊(duì) 2.河北源眾工程技術(shù)有限公司

當(dāng)前，在地質(zhì)勘探工作中，各種新技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。因此，在當(dāng)下的地質(zhì)勘探工作中應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)新興的科學(xué)技術(shù)的研究，以提高地質(zhì)勘探的整體水平，采用物探技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)勘探便具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)，為確保不同物探技術(shù)彼此優(yōu)缺點(diǎn)的有效互補(bǔ)，通常選擇多種物探技術(shù)對(duì)地質(zhì)工程進(jìn)行綜合探測(cè)，從而更好的提升勘探的精準(zhǔn)度。

綜合物探技術(shù)；地質(zhì)勘探；應(yīng)用

1.地質(zhì)勘探技術(shù)中的綜合物探技術(shù)

由于受到地球復(fù)雜的地質(zhì)條件等因素的影響，地質(zhì)結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)電場(chǎng)、磁場(chǎng)等物理場(chǎng)的變化，因此在實(shí)際的工程地質(zhì)勘探過程中，可以通過使用電法、地震法、磁法等物探的方法對(duì)目標(biāo)實(shí)施探測(cè)。

綜合物探技術(shù)在地質(zhì)勘探中有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)這種方法能夠?qū)\層地質(zhì)情況進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)深度可以是幾米也可以是上百米，并且勘測(cè)對(duì)象廣，施工周期段，費(fèi)用低。(2)這種方法解決問題的準(zhǔn)確性和精度較高，因而對(duì)那些對(duì)精準(zhǔn)度有著更高要求的勘探單位來說，能夠獲得更為理想的探測(cè)結(jié)果。(3)這種方法能夠快速完成勘探任務(wù)，并且不需要較大的施工場(chǎng)地，具有簡(jiǎn)便易行的特點(diǎn)，為后續(xù)施工的按時(shí)進(jìn)行提供時(shí)間上的保障。

2.綜合物探技術(shù)方法原理

2.1 瞬變電磁法。瞬變電磁法(TEM)，其工作實(shí)質(zhì)上是將未與地線相連的通電回路或接地的導(dǎo)線充當(dāng)場(chǎng)源，通過刺激探測(cè)對(duì)象感應(yīng)生成二次電流，進(jìn)而借由測(cè)定脈沖間隙電磁場(chǎng)變化相應(yīng)狀況來判定地質(zhì)狀況的一種方法。由于二次場(chǎng)的持續(xù)時(shí)間非常短暫，近乎為瞬時(shí)，所以從根本上而言其是一種時(shí)間域電磁法。這種方法的物理基礎(chǔ)是電磁感應(yīng)原理。借助具有導(dǎo)電特性的物質(zhì)在發(fā)生階躍變化的電磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生渦流場(chǎng)變化的特性。

2.2 可控源音頻大地電磁測(cè)量法。可控源音頻大地電磁測(cè)量方法英文簡(jiǎn)稱CSAMT，是指借助一定的發(fā)射裝置，通過頻率不一的交流電源發(fā)射不同的電磁波，然后通過對(duì)比分析地表所接收到電磁場(chǎng)振幅與相位的變化，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)環(huán)境的勘測(cè)。依據(jù)交流電所具有的集膚效應(yīng)，不同頻率電磁波所具備的穿透性能也各不相同，一般而言在淺部地層廣泛分布著各種高頻率電磁場(chǎng)，而深部地層中則分布有各種低頻率電磁場(chǎng)。所以，通過對(duì)不同電磁頻率的轉(zhuǎn)換，便能夠?qū)ι畈坎灰坏牡貙拥刭|(zhì)狀況進(jìn)行探查。

3.綜合物探方法在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用

3.1 本次瞬變電磁法試驗(yàn)選取某礦進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，在礦區(qū)內(nèi)在煤礦礦界內(nèi)共布設(shè)了4條瞬變電磁勘探線，實(shí)際完成104個(gè)地球物理探測(cè)點(diǎn)。

通過對(duì)區(qū)內(nèi)巖層、地下水、采空區(qū)等層位的電阻率差異分析，認(rèn)為區(qū)內(nèi)視電阻率值大于60Ω·m的為弱富水性，視電阻率值為40～60Ω·m的為中等富水性，視電阻率值小于40Ω·m的為強(qiáng)富水性。

礦區(qū)內(nèi)布置的1號(hào)勘測(cè)線視電阻率等值線斷面圖如圖1。

數(shù)據(jù)解釋：1號(hào)勘測(cè)線以下地層存在3個(gè)低阻異常區(qū)，其中1號(hào)、2號(hào)低阻異常區(qū)在+1440m以下連為一體。1號(hào)低阻異常區(qū)位于1測(cè)點(diǎn)至8測(cè)點(diǎn)之間，其中等富水區(qū)的頂界出露地表；2號(hào)低阻異常區(qū)位于10測(cè)點(diǎn)至14測(cè)點(diǎn)之間，對(duì)應(yīng)C2煤層采空區(qū)。

1號(hào)、3號(hào)低阻異常區(qū)的中等富水區(qū)已經(jīng)到達(dá)地表，有利于大氣降水的匯集和下滲，通過長時(shí)間的下滲后大氣降水補(bǔ)充了各含水層的靜儲(chǔ)量，形成了縱向的低阻異常區(qū)。

根據(jù)煤層賦存情況推測(cè)中泥盆系(D2)灰?guī)r、泥灰?guī)r積水的區(qū)域?yàn)椋?號(hào)低阻異常區(qū)的強(qiáng)富水區(qū)，在+1450m高程以下；2號(hào)低阻異常區(qū)的強(qiáng)富水區(qū)，在+1460m以下；3號(hào)低阻異常區(qū)的強(qiáng)富水區(qū)，在+1550m高程以下；初步推測(cè)中泥盆，(D2)灰?guī)r、泥灰?guī)r由裂隙節(jié)理、斷裂、巖溶孔洞組成的積水空間距煤層的距離在150m左右，巖溶水對(duì)煤層開采沒用影響。

總結(jié)：1號(hào)勘測(cè)線0測(cè)點(diǎn)至3測(cè)點(diǎn)C2煤層沒有開采過，4測(cè)點(diǎn)至26測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)C2煤層采空區(qū)；27測(cè)點(diǎn)至32測(cè)點(diǎn)位于C2煤層露頭(風(fēng)氧化帶)以外。C2煤層采空區(qū)除個(gè)別地段為疑似積水區(qū)外，大部分地段沒有積水的物性特征。通過分析后推測(cè)中泥盆系(D2)灰?guī)r、泥灰?guī)r的巖溶水對(duì)煤層開采沒有影響。

3.2 由于目標(biāo)體的電性是有不同的，基于此人們又發(fā)現(xiàn)了一種勘探方法，即為高密度電阻率法。由于較多的水存在于滑動(dòng)面表層的土內(nèi)，因此在滑坡物內(nèi)該部分具有比較低的電阻率。又因?yàn)榉圪|(zhì)砂巖以及泥巖存在于滑動(dòng)面的下半部分，且該部分具有很差的滲水能力，因此該部分有著比較高的電阻率。如此，滑坡面不同部位的交界處就出現(xiàn)了帶有不同電性的一層，通過對(duì)巖體進(jìn)行實(shí)際的電性測(cè)試，可以得知介質(zhì)不同會(huì)導(dǎo)致電阻率出現(xiàn)一定的變化，表層的電阻率大小處于0～30Ω·m的范圍值內(nèi)，相對(duì)而言，滑動(dòng)面的下半部分由于具有較差滲水能力的砂巖的存在具有較大的電阻率值，電阻率大小處于55～125Ω·m的范圍值內(nèi)，所以應(yīng)用高密度電阻率法可以對(duì)滑動(dòng)面的不同部分進(jìn)行區(qū)別。

綜上，合理且科學(xué)的綜合運(yùn)用多種不同物探技術(shù)并參照已有地質(zhì)勘測(cè)資料，從而對(duì)勘測(cè)區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)進(jìn)行分析在地質(zhì)勘探中具有重要意義。同時(shí)，要通過不同的角度和方式對(duì)勘測(cè)結(jié)果的穩(wěn)定及可靠性進(jìn)行驗(yàn)證，抓住具體的勘探需求，最終完成勘探目標(biāo)數(shù)據(jù)的收集整理，達(dá)到對(duì)地質(zhì)進(jìn)行精確勘探的目的。

[1]楊嘉明，劉凱，韓飛，郭奇.綜合物探方法在地質(zhì)超前預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[J].東北水利水電，2016，09：43-45.

[2]李敬宇.綜合物探技術(shù)在煤炭礦井水文地質(zhì)中的應(yīng)用研究[J].山西建筑，2016，29：53-54.

圖1 視電阻率等值線斷面圖