EH4電磁成像系統(tǒng)在礦山勘查中的應(yīng)用

周茜茜，雷 宛，鄧唯淅，甯 艷，陳秀清

（成都理工大學(xué) 地球物理學(xué)院，四川 成都 610059）

EH4電磁成像系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱EH4）是綜合了CSAMT和MT的雙源型大地電磁測(cè)深系統(tǒng)。其測(cè)試頻率從10Hz至100kHz，探測(cè)深度可達(dá)到近1km，并且具有儀器設(shè)備輕便易攜帶，測(cè)試速度快，野外測(cè)試對(duì)地形環(huán)境要求低等優(yōu)點(diǎn)。EH4的使用，為探測(cè)深厚覆蓋層、斷層及破碎帶、成礦構(gòu)造等增加了一種有效的物探手段，被廣泛應(yīng)用于地礦及地下資源探測(cè)等工程實(shí)踐中，成功解決了一些地質(zhì)問(wèn)題[1]。

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，對(duì)能源的需求量也在不斷增加，礦山開(kāi)采逐漸向深埋更大和里程更長(zhǎng)的趨勢(shì)發(fā)展。各類復(fù)雜礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境（如軟弱層、斷層、破碎帶等）的存在，使得礦山開(kāi)采工作變得更加困難和危險(xiǎn)，也增加了工作的不確定性、降低了礦山開(kāi)采的安全性和穩(wěn)定性。

特別是在地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜地區(qū)進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，地表地形起伏大，地質(zhì)條件復(fù)雜，對(duì)礦山勘查儀器和方法有較高的要求和適應(yīng)條件；井下地質(zhì)發(fā)育情況，其電阻率都與圍巖存在較大的差異。鑒于這樣的地形和地質(zhì)條件以及所要勘查的目標(biāo)，結(jié)合EH4的優(yōu)勢(shì)，選用EH4方法進(jìn)行礦山勘查是可行的。本文就通過(guò)EH4電磁成像法在MYX礦山勘查的應(yīng)用進(jìn)行實(shí)例分析。

1 工區(qū)概況及地球物理?xiàng)l件

1.1 工區(qū)概況

MYX軸線上，基覆界面清晰，南坡覆蓋層以腐植土為主，北坡覆蓋層以耕植土為主，地質(zhì)構(gòu)造是一個(gè)大背斜，北坡地形稍緩，坡度約為20～30°，南坡較陡，坡度約為30～40°。由于埋深大、工區(qū)地形復(fù)雜，礦山中部不可能布置太多深鉆孔，也不能采用常規(guī)的淺層物探方法，故采用EH4方法。

本次物探工作的主要任務(wù)是查找軸線附近是否存在不良地質(zhì)構(gòu)造，如斷層、破碎帶等，查明礦山可開(kāi)采地質(zhì)條件，為礦山安全開(kāi)采提供物探依據(jù)[2-4]。

1.2 地球物理?xiàng)l件

在正式開(kāi)展工作之前，為了解開(kāi)采區(qū)的電性參數(shù)，進(jìn)行了物性實(shí)測(cè)，通過(guò)資料分析可知，礦層碎石土的電阻率為200～800，較完整礦體的電阻率范圍為800～8000。由此可見(jiàn)，礦區(qū)破碎礦物質(zhì)與完整礦體的電阻率差異很明顯，具備采用EH4進(jìn)行勘查的地球物理?xiàng)l件。

2 野外工作方法與技術(shù)

將EH4測(cè)線順軸線布置，起止里程樁號(hào)為AK24+270～AK26+840，長(zhǎng)度為2570m。EH4電磁成像系統(tǒng)勘探野外工作通常分兩部分采集單元。由于本次勘探深度控制在400m范圍內(nèi)，要進(jìn)行人工場(chǎng)電磁波采集，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)與分析，將本次工作點(diǎn)距設(shè)為20m，發(fā)射電磁場(chǎng)頻率為800-64000Hz之間。

為了避免近場(chǎng)干擾要使發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)離測(cè)量點(diǎn)，對(duì)于新的工地來(lái)說(shuō)，一般使發(fā)射機(jī)距離測(cè)量點(diǎn)300～500m即可避免近場(chǎng)干擾。首先在遠(yuǎn)離測(cè)線300～500m左右（測(cè)線中心的垂直方向上）布設(shè)場(chǎng)源，發(fā)射人工電磁場(chǎng)，然后通過(guò)采集布設(shè)在地面上兩個(gè)正交的電磁場(chǎng)信息，即在測(cè)線上測(cè)量EX、Hy或Ey、Hx兩參數(shù)。

3 成果分析及解釋

通過(guò)以上的數(shù)據(jù)采集以及室內(nèi)的處理，得到了如圖2 MYX隧道EH4剖面圖：

圖1 MYX隧道EH4剖面圖

從圖1上可以看到，表層電阻率分布均勻，其電阻率為100，為覆蓋層，厚度約0～30m。在樁號(hào)AK24+270～AK24+970， 樁 號(hào) AK25+220～AK26+820深部均有大范圍的均勻高阻體，電阻率800～8000。樁號(hào)AK25+920～AK26+020處，埋深50m處有一漏斗狀低阻異常，橫向上，從左到右電阻率呈現(xiàn)為“高-低-高”，縱向上，從上到下電阻率逐漸增高，電阻率為300～800，最寬處約200m，推斷為溶蝕破碎區(qū)。在里程樁號(hào)AK25+710處，有一半徑約為10m的相對(duì)低阻異常，且異常的形態(tài)呈暈團(tuán)狀，由于此異常相對(duì)較小，在電阻率上受附近完整巖體影響較大，電阻率偏高，為2000～5000，但附近大范圍完整灰?guī)r的電阻率均為7000～8000，判斷為溶蝕破碎巖體，埋深175m。在樁號(hào)AK24+530處與樁號(hào)AK24+870～AK25+270處都存在大范圍異常[5]。

后期的工作驗(yàn)證做了溶蝕區(qū)的存在，與EH4方法勘查解釋相符合。經(jīng)驗(yàn)證，EH4電磁成像系統(tǒng)技術(shù)在MYX礦山勘查中的應(yīng)用是成功的，達(dá)到了勘探目的。

4 結(jié)論與建議

本文通過(guò)EH4電磁成像系統(tǒng)在MYX礦山中的應(yīng)用研究，表明EH4電磁成像系統(tǒng)在復(fù)雜地質(zhì)條件下，在礦山的勘查中可以取得良好的效果。該方法在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中礦山勘查十分有效，特別是對(duì)礦山勘查中易出現(xiàn)的軟弱層、斷層破碎帶以及地下能源賦存情況的探測(cè)效果顯著[6]。

在實(shí)際工作中，高壓線等電力設(shè)備會(huì)引起電磁場(chǎng)的畸變，影響探測(cè)成果的精度，且地表起伏等引起的靜態(tài)位移現(xiàn)象也會(huì)干擾探測(cè)成果的解釋，地球物理反演中存在多解性，所以工作中應(yīng)進(jìn)行有針對(duì)性的特別處理，以突出有效信息，取得更加接近真實(shí)情況的勘探成果。