綜合物探技術在礦山水文地質勘探中的應用

宋振偉

摘? ? ?要：礦山的水文地質情況直接影響到礦井的安全生產作業，因此在進行礦井作業施工前要提前對礦山的水文地質情況進行勘探。目前應用較廣泛的礦山水文地質勘探方法是綜合物探技術，其中包括地震勘探和瞬間電磁勘探兩種技術方法。本文通過對這兩種物探技術應用原理以及施工方法的介紹，結合勘探結果對礦山水文地質情況進行詳細分析。

關鍵詞：綜合物探技術;礦山;地質勘探

1? 綜合物探技術主要特征

地震勘探的技術優勢在于數據精確度高、勘探周期短，可以直觀的反映地層構造以及斷層現象。瞬間電磁勘探更多應用于積水區和采空區，這種技術方法的應用特點是縱向以及橫向的分辨能力較強，受體積效應的影響較小，對低阻的含水體十分敏感，而且其技術施工時間段效率高。目前這兩種物探技術的綜合應用在礦山水文地質勘探中較為普遍。

2? 綜合物探技術應用途徑

下面將結合某礦井的實際勘探情況對綜合物探技術的應用進行展開說明。該礦井處于丘陵地帶，地市走向為東高西低且存在較明顯的坡度。該礦山的地下含煤層產狀較為穩定，厚度平均在6m～7m左右。根據現有的資料數據可知，該礦井地下存在的斷層裂隙發育良好而且范圍相對較廣，在這種情況下地下水可能大量富集。在進行礦井開采作業時所產生的巖溶水會對其煤層的開采質量產生不利影響，因此是重要的地質勘探對象。另外，水文地質的勘探以及礦漿的防治也是關鍵勘探對象，包括空隙滲透出的水以及裂縫水等都是需要重點勘探的地下水類型。結合該礦區的實際地質條件分別以地震勘探和瞬變電磁勘探兩種物探技術進行勘探后，綜合勘探結果分析礦井的水文地質情況。

2.1? 地震勘探

（1）地震勘探技術應用原理。地質勘探工作一般分為三個步驟，即野外資料的采集、資料數據的處理、資料解釋。在開展野外資料的采集工作時，技術人員要利用可控的震源采取人工激發地震波的方式形成人造地震波。當形成的地震波向地下進行傳播時，若經過的地層或區域介質不相同，利用介質的密度以及彈性的不同，此時地震波就會產生不同的折射與反射現象，工作人員可以借助相關的地表檢測儀器接收并記錄這種折射或反射的地震波，綜合震源特點、地表檢測儀器的位置以及接收地震波的結果等多種信息數據后可準確推斷礦山地下巖層的形態以及性質，了解水文地質的大致情況。

（2）地震勘探技術資料解釋。該礦井地下的采煤層頂部的底板巖層主要是由砂質的泥巖以及砂巖組成，根據相關的勘探數據資料，該采煤層與其周邊的其他巖層相比地震波的波阻抗明顯不同，在采煤層與其頂底板巖層相比其反射波的強度更大，可以達到2T左右。根據這一特征，技術人員可以利用地震勘探技術對該反射波進行跟進并開展相應的對比研究工作。具體需要從反射波強度大小、相位以及連續性等特征進行深入的研究分析。另外還可通過對地震勘探斷點的數據分析結果，從時間剖面對斷層的詳細特征以及煤層產狀進行進一步了解。

（3）地震勘探技術施工方法。在綜合考量礦山的地質情況后，選擇在礦井周圍布置11條勘測線，包括5條主線和6條聯絡線。主線沿著地勢的傾斜方向由東北向西南布置，聯絡側線則布置為垂直向。注意所有側線均要保持200m左右的間距，選擇4個相同規格的地表檢波器，以兩個串聯兩個并聯的方式進行連接。要保證總道數在96道的情況下，不同的數據觀測系統的接收道間距控制在5m左右，炮點距在10m左右。另外，中間激發觀測系統主要分為中間對稱觀測系統，以及中間不對稱觀測系統，本次勘探觀測采取的是后者。相應的信號激發的方式為中間不對稱型，需要結合具體勘測區域的實際情況決定。通常包括可控震源激發以及井炮震源激發，在本次勘測中多采用的是可控震源激發。

（4）地震勘探技術結果分析。通過對地震勘探技術數據分析的結果發現，往西走向具有明顯的波組特征，結合跟蹤對比的情況可知，反射地震波在該礦井的主采煤層表現出較良好的連續性特征，但在樁號為420～520的中間地震波產生了較明顯的波動情況，說明在該勘探范圍內分布著零散的波組。

2.2? 瞬變電磁勘探

（1）瞬變電磁勘探技術應用原理。瞬變電磁勘探技術屬于一種時間域電磁感應測探方法，其原理是通過電流脈沖方波產生向地下傳播的一次磁場，該磁場使地質體產生渦流，渦流的大小能夠反映出地質體的導電情況。當該磁場消失后，渦流的衰減會繼續產生二次磁場，此時地面的接地電極等會接收到該磁場，該磁場的變化情況能夠進一步反映地質體的電性分布。然后按照不同延遲時間對二次場產生的感生電動熱進行測量，從而得到相應的特性曲線，在此基礎上可對該區域地下的地電結構進行分析，進而了解其水文地質情況。瞬變電磁勘探技術與其他勘探技術相比，其穿透性和分層分析能力更強，而且還能測量剖面情況，因此其工作效率較高，同時得到的地質勘探數據結果也更為精確。

（2）瞬變地磁勘探技術資料解釋。一般來說，礦井下的地質結構與其四周的其他介質相比電阻爐存在較大差別，通常在斷層中含水時電阻率的數值相對較低，而寒武系巖層相對于其他地質巖層電阻率數值更高。處于不同地層的斷層，其內部的富水性以及透水性也存在顯著不同。根據勘探所得到的數據資料可知，在該礦井地下灰巖地質層中的斷層處富水性較好，電阻率數值較低，但在泥巖地質層中勘測結果完全相反。

（3）瞬變地磁勘探技術施工方法。結合該礦山的地質特征，選擇在礦井區域內設置19條勘測線，其中5條主測線、6條加密線以及8條地震勘測線，其中加密線與地震勘測線部分重疊。為了提高勘測結果的精確度，需要提前做好相關設備儀器的測試工作。同時利用大定源回線勘探儀器發射線框，將發射的電流控制在7A，頻率控制在25Hz，選擇直徑為1m的接收線圈。

（4）瞬變地磁勘探技術結果分析。為了獲得更加準確的勘測數據，在進行結果分析時選擇與地震剖面重合的TEM04勘測線。根據分析結果可知，由于地面標高60m處具有均勻的電阻率，而且呈現循環中到低的特征，這一特征是丘陵地帶煤層分布的顯著特征。斷層處電阻率呈現明顯的波動特征，在地面標高60m下電阻率值顯示該處與灰巖層地質特點較為類似，電阻率分布較為均勻。在樁號為420～520的中間電阻率呈現較為明顯的波動異常，由此判斷該處為陷落柱。在樁號為630、830處，電阻率等值線出現扭曲，產生非正常低阻現象，可推斷該處為斷層富水區。

2.3? 綜合物探技術應用結果分析

結合以上兩種地質勘探技術的勘測結果進行綜合分析論證，可以得出以下結論：在該礦井區地下存在多處斷點以及一個陷落柱，另外存在6個富水區。根據斷點的分布特點可以進一步將該礦山勘探區域分為8個組合斷層，按照以上勘探結果可以相應的推斷出富水區的具體位置以及斷層情況。為了更加準確的進行水文勘探，可在以上勘探技術的基礎上進行進一步鉆孔勘探，得出更詳細的數據資料后，將其同現有的分析結果進行對比，從而對本次勘探結果的可靠性和合理性進行驗證。

3? 結束語

通過對以上兩種物探技術的應用分析，掌握技術的應用手段和方法，從而更好地指導礦山水文地質勘探工作的開展。在實際的勘探工作中由于單一的物探技術往往無法全面的反映礦山水文地質情況，因此要綜合多種物探技術方法，既能提高礦山水文地質勘探效率和勘探質量，還能對某種物探技術方法下的結果進行驗證，確保勘探數據的精準性。

參考文獻：

[1] 郝彬彬，王春紅.綜合物探技術在礦山水文地質勘探中的應用[J].煤炭工程， 2017（3）：47-49.