綜合物探在某礦山地質(zhì)工程探測中的應(yīng)用

蔡偉濤

（甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741025）

以往工程技術(shù)人員在監(jiān)測礦山地質(zhì)礦層工作方面采用很單一的物探方法，或者采用鉆探的工作方法，采集到的數(shù)據(jù)可信度低，沒有對比性，并且鉆探方法在礦山工程施工區(qū)應(yīng)用會(huì)有噪聲，污水等對礦山周圍環(huán)境受到影響，并且周期長，成本大，得不到更好的效果。本文結(jié)合該礦山地質(zhì)工程施工條件采用高密度電阻率法、瞬態(tài)面波、地質(zhì)雷達(dá)法對該礦區(qū)進(jìn)行探測。

1 礦區(qū)地球物理特征

對不同巖體介質(zhì)進(jìn)行實(shí)際測試，該礦區(qū)內(nèi)各巖體介質(zhì)地球物理特征見表1。

表1 測區(qū)巖體介質(zhì)地球物理特征

從表中可知：礦層、第四系及基巖之間在介電常數(shù)、電阻率和波速方面均存在差異，滿足開展電阻率法、瞬態(tài)面波、探地雷達(dá)勘探條件。

2 方法介紹

2.1 地質(zhì)雷達(dá)法

地質(zhì)雷達(dá)（又稱探地雷達(dá)或透地雷達(dá)），是通過發(fā)射天線T，按照確定的方向，將高頻無線電磁波以寬頻帶脈沖形式向地下發(fā)射。在均勻介質(zhì)中，電磁波以一定速度傳播，遇到當(dāng)有電性差異的礦層或目標(biāo)體時(shí)（如巖（土）層界面、斷層、破碎帶、溶洞等），電磁波便發(fā)生反射，返回地質(zhì)表面或探測點(diǎn)，被接收天線R接收并由雷達(dá)主機(jī)記錄，得到從發(fā)射經(jīng)地下界面反射回接收天線的雙程走時(shí)t。當(dāng)?shù)叵陆橘|(zhì)的波速已知時(shí)，可計(jì)算出精確值，并結(jié)合對反射電磁波的頻率和振幅等進(jìn)行處理和分析，便可求得目標(biāo)體的位置、深度和幾何形態(tài)[1]。

2.2 瞬態(tài)面波法

面波是指在彈性分界面處由于波的干涉而產(chǎn)生，并且沿界面?zhèn)鞑ィ▌?dòng)現(xiàn)象集中界面附近的一種彈性波，在同一地段測量出一系列頻率對應(yīng)的VR值，就可以得到一條VR～f曲線，即面波的頻散曲線，頻散曲線的變化規(guī)律與地質(zhì)條件存在著內(nèi)在聯(lián)系，通過對頻散曲線進(jìn)行反演解釋，可得到地下某一深度范圍內(nèi)的面波傳播速度VR值，VR值的大小與介質(zhì)的物理特性密切相關(guān)。據(jù)此可對地下各巖土層的分層情況、波速、厚度等做出定量解釋，從而解決相應(yīng)的地質(zhì)問題。在正式開展野外工作前，按有關(guān)規(guī)范對儀器及檢波器性能進(jìn)行了檢測，必須滿足一致性要求

2.3 高密度電阻率法

高密度電法一次布極可以完成縱、橫向二維勘探過程，既能反映地下某一深度沿水平方向巖體的電性變化，同時(shí)又能提供礦層巖性沿縱向的電性變化情況，具備電剖面法和電測深法兩種方法的綜合探測能力[2,3]。

3 資料成果解釋

從雷達(dá)測試成果圖可以看出L1測線的礦層的厚度在2.8～5.3米之間，L2測線的礦層的厚度在4.7～5.6米之間，L3測線的礦層的厚度在9.4～13.7米之間，L4測線的礦層的厚度在9.1～11.2米之間，L5測線的礦層深度在7.4～12.3之間，L6測線的礦層深度在3.4～6.7米之間，L7測線的礦層深度在7.4～12.3之間，L8測線的礦層深度在6.4～13.4米之間。

從高密度電阻率法測試成果圖（圖1，圖2）可以看出LD1線測線上礦層的厚度在1.9～16.3米之間，為高電阻率異常區(qū)域。LD2線測線的礦層厚度在2.6～13.2米之間，為高電阻率異常區(qū)域。

圖1 LD1線高密度法測試成果圖

圖2 LD2線高密度法測試成果圖

從瞬態(tài)面波各測點(diǎn)的面波深度--速度對應(yīng)圖3及表1可知，礦山礦層區(qū)域的波速在300m/s～600m/s之間，從圖3可知，分界線上方速度都在500m/s左右，下方速度都在500m/s以下，可以區(qū)別出上方為礦層區(qū)域。

圖3 面波深度--速度圖

圖4 礦層厚度平面等值圖

最后通過各種物探方法的探測，對該礦區(qū)的礦層巖體及礦層深度有了基本了解，其礦層厚度平面等值圖如圖4所示，礦層最大厚度為17米，區(qū)內(nèi)中間礦層厚，周圍薄。

4 結(jié)論

綜合物探在礦山礦層探測中可行，能基本查明礦層厚度和深度的情況，可為礦層的探測提供一種新思路，建議下步繼續(xù)鉆探驗(yàn)證。