采用多種物探方法圈定采空區范圍

梁 卓，崔楊洋

（中國冶金地質總局第三地質勘查院，山西 太原 030000）

目前，我國大多省份礦產資源開發十分廣泛，采空區對工業場地建設的影響無法回避，因此，正確評價采空區場地穩定性，為采空區治理提供依據，為建設工程提供質量保證，對我國基礎工程建設具有深遠意義。

1 項目背景

該項目場地地下礦層分布復雜，開采歷史悠久，開采情況復雜。為進一步查明場地采空區的分布范圍，本次評價工作結合擬建建筑物的重要性，在場區兩塊工程場地內有針對性的布置了一定的物探工作量。本次物探工作采用的方法為高密度電法、瞬變電磁法和高精度三維地震。在整個場地內共布設2條高密度電法測線，6條瞬變電磁法測線，高精度三維地震測線3束，其中炮線43條，檢波線20條，總計物理點452個。

2 采空區瞬變電磁法成果

本次瞬變電磁勘探擬采用PROTEM67，本次試驗工作預設采樣頻率分別為25Hz、6.25 Hz、2.5 Hz，發射線框240m×240m、360m×360m、480m×480m方形框試驗，積分時間分別為8S、15S、30S、60S，采樣道數分別為20道、30道，電流控制在10安培～15安培。擬在測區內進行高壓線對瞬變電磁影響范圍的試驗，分別在距離高壓線0m、20m、40m、60m、80m、100m、120m、140m、160m、180m和200m范圍內觀察衰減曲線圖。1號瞬變電磁法剖面方位角為90°，長度340m，共布設34個測深點，點距10m。2號瞬變電磁剖面方位角為90°，長度340m，共布設34個測深點，點距10m。3號瞬變電磁剖面方位角為90°，長度400m，共布設40個測深點，點距10m。4號瞬變電磁剖面方位角為90°，長度390m，共布設39個測深點，點距10m。5號瞬變電磁剖面方位角為90°，長度470m，共布設47個測深點，點距10m。6號瞬變電磁剖面方位角為90°，長度450m，共布設45個測深點，點距10m。

3 采空區高密度電法成果

本次數據采集使用WGMD-4儀器進行溫納裝置測深，測量深度不小于25m，最大布設總電極80根，分為20串，每串4根。最小相鄰電極距=10m，最大電極距AO=200m。S1號高密度視電阻率垂向測深剖面方位角129°，S2號高密度視電阻率垂向測深剖面方位角180°，長度790m，共布設80個測深點，點距10m。電阻率分布不均勻，視電阻率隨著深度增加而增大，根據地質概況和實際鉆孔資料，在350號點到460號點等值線向下錯動形成“U”字型異常，推斷為采空區。在260號點到430號點等值線向下錯動形成“U”字型異常，推斷為采空區。通過高密度電阻率法和瞬變電磁法測量，結合相關資料，電阻率成近水平狀分布。在200號點到350號點等值線明顯下錯，推斷為采空區。其中在瞬變電磁4號和5號剖面，埋深90m～110m位置，電阻率出現擾動，推斷為疑似采空區。推斷出疑似采空區1處，由3、4、5、6號瞬變電磁法剖面和兩條高密度剖面控制，面積約16000m2。

4 高精度三維地震成果

本次野外施工采用428XL數字地震儀，利用（GPS）方法布設勘控點，完成測線3束，其中炮線43條，檢波線20條。實際完成試驗點1個，物理點記33個，生產物理點419個，總計工作量為452個[1]。經三級驗收，甲級記錄274張，乙級記錄143張，合格記錄33張，物理點成品率為99.56%，甲級率為65.39%。三維測線63條，其中檢波線20條，炮線43條；布設三維地震測線3束，施工面積0.15km2。本次三維地震勘探野外數據采集方法合理，資料處理流程正確，獲得的三維數據體真實可靠；資料解釋采用GEOFRAME3.8，經人機交互解釋，查明了區內礦層采空區的范圍，取得了較好的地質成果。

5 鉆探成果

為了驗證物探成果的準確性、查明采空區分布及塌落情況，揭露9礦層或采空區，本次評價結合擬建工程在場地內共布置了11個鉆孔。

通過鉆探驗證，ZK1、ZK4、ZK5、BK2均在一定程度出現漏水、漏漿、不返水等現象，多充填灰黑色粉砂巖、泥巖、砂等膠結物，通過鉆探確定A2、A6地塊存在采空區不良地質現象。鉆孔揭露各煤層、采空區深度及分布與收集資料及物探結果基本一致。鉆探成果如圖1所示。

6 綜合分析

通過地質調查了解該礦區原核查區原采礦邊界及物探勘查（高密度電法、瞬變電磁法、高精度三維地震）和鉆探相互驗證，A2地塊西側、北側：原核查區邊界與三維地震圈定邊界比較接近，采用三維地震圈定邊界為采空區范圍；地塊中部原電法圈定范圍可能受巖溶影響及電磁影響圈定范圍有所出入，由鉆孔與物探相互驗證，確定三維地震邊界比較接近，采用三維地震圈定邊界為采空區范圍。通過以上分析最終推斷采空區范圍如圖2。

圖2 綜合推斷

7 結語

根據地質資料調查、瞬變電磁、高密度電法、高精度三維地震及地質鉆探綜合分析，查明了9礦層采空區的范圍，采空區位于測區的西北角紅色線條圈定區域，采空區范圍（含地塊以外部分）如圖2。建議圈定采空區范圍使用多種物探方法相結合。根據鉆探資料：采深為130m左右（50m～200m），根據工人了解采厚為1m，則采厚比130＞60，且鉆探時僅一個鉆孔zk5掉鉆30cm，其余鉆孔基本密實-密實，在采空區部位漏水，漏漿，不返水。通過對采深采厚比確定采空區穩定性等級定性定量分析，對場地穩定性綜合評價確定為基本穩定-穩定類型。