綜合物探法在礦山隧道勘查中的應用

陳松清

湖北煤炭地質一二五隊 湖北宜昌 443000

近年來，隨著現(xiàn)有礦山的不斷開發(fā)和深入，由于資源危機的出現(xiàn)，一些老礦特別是一些大型礦山面臨嚴峻的各種問題。由于這些大型老礦不僅在中國的礦產(chǎn)資源保障體系中占有非常重要的地位，而且對當?shù)氐慕?jīng)濟和社會穩(wěn)定也有著非常重要的影響。因此，開展大型老礦基地替代資源的勘探，特別是深部資源勘探，具有重要的經(jīng)濟和社會意義。

1 綜合物探技術的特點

綜合物理勘探方法廣泛應用于當前礦山地質勘探過程中，在實際過程中，可以對勘探區(qū)的地質條件進行良好的勘探工作，勘探深度可以深入淺淺，不僅可以探索幾米的地質，還可以探索它，綜合地球物理勘探方法具有百米的地質，勘探范圍廣，具有成本低，周期短的優(yōu)點。此外，通過各種地球物理方法進行的地球物理勘探可以滿足不同情況下的勘探需求，具體取決于勘探的深度和測試的目的。

2 野外工作測線布置

地質概況：物探勘察區(qū)及其附近地區(qū)出露地層主要為第四系沖洪積層（Q4al+pl）、崩積層（Q4col）、坡殘積層（Q4dl+ el），下伏華力西期中期侵入巖（γ34）二長花崗巖、鉀長花崗巖、黑云花崗巖，及志留系上統(tǒng)（S3）石灰?guī)r、凝灰?guī)r及泥灰?guī)r。本次物探勘查采用淺層地震反射波法及音頻大地電磁測深法進行綜合物探勘查，現(xiàn)場共完成地震剖面3條，隧道主軸縱線剖面1條長度440m，隧道進口與出口橫測線剖面兩條各240m，總計920m；完成陸地音頻大地電磁測深剖面3條，主軸縱線剖面1條長度425m，隧道進口與出口橫測線剖面兩條各250m，根據(jù)主軸縱線反演結果存在物探異常的情況在對應位置，增加一橫測線，長度50m，總計長度975m，同時對ZK1、ZK2兩個鉆孔進行了鉆孔聲波波速測試。

3 不同類型的物探技術分析

3.1 音頻大地電磁測深法

音頻大地電磁測深是電氣勘探的重要方法。該方法不同于高密度電法，聯(lián)合剖面法和高功率IP法。主要原因是后三種方法都是直流電流法。使用的原理是幾何探測，即通過增加電源電極的距離。由于高阻屏蔽和地下電流線的低阻吸引力的影響，地下不同深度的檢測導致后三種方法的局限。探測深度僅停留在淺層中，但淺層分辨率高。與直流法相比，野外工作明顯減少，適用于野外不同地形，可滿足淺層，中層和深層地下不同深度的探測。然而，由于交流電方法受干擾影響且分辨率低，因此音頻大地電磁測深主要用于探測更深的地層[1]。

3.2 淺層地震反射波法

淺層地震反射波法中使用的設備是數(shù)字地震儀，該設備內(nèi)置高頻探測器，落錘源是主要的內(nèi)置光源。在實際操作之前，系統(tǒng)和儀器的相關參數(shù)由實驗確定，通過疊加法獲得地震波反射數(shù)據(jù)，并通過計算機處理，形成淺層地震波反射時間剖面。模式的時間深度轉換，可用于推導基巖埋藏深度和地質結構。

4 綜合物探測試方法

根據(jù)物探區(qū)域內(nèi)地質、地球物理特征和各類巖礦石的物性特征，采用淺層地震反射波法查明花崗閃長斑巖體的分布范圍及延伸方向，在具有良好物探異常區(qū)開展可控源音頻大地電磁法（CSAMT）工作，獲取地下地層、巖體、構造的電性信息，探索巖體與地層的接觸關系及構造情況。結合已有地質、物探資料，推測巖體展布情況，預測成礦有利部位，為勘查工程的布置提供信息。

該可控源音頻大地電磁法（CSAMT）中使用的儀器是加拿大鳳凰公司生產(chǎn)的V8電子儀器，使用的設備類型是電源CSAMT標量測量的工作模式，線的方向是X方向和垂直方向，測量線的方向是Y方向，軌道Ex的電極首尾相連，磁道Hy的軌道垂直于X方向。

圖1 隧道物探成果圖

根據(jù)淺層地震反射波法并結合可控源音頻大地電磁法物探成果綜合分析，測區(qū)內(nèi)地下介質可以初步的分為三層：第一層為第四系松散土和強風化花崗巖混合的角礫土覆蓋層，以強風化花崗巖為主，填充土，極其破碎。隧道軸線表層都有分布，厚度不均勻，一般為2m-12m，有些位置較薄，甚至沒有，進出口位置覆蓋層厚度比較大，最厚可達到19m，縱波波速為700-1850m/s；第二層介質為二長花崗巖和黑云花崗巖，劃為強風化層，強風化層厚度較大且不均勻，厚度在4.3m-26.3m不等，縱波波速為2950-3950m/s；第三層介質為二長花崗巖和黑云花崗巖，劃為中風化層，裂隙發(fā)育，巖石較破碎，縱波波速為4100-4800m/s。在K0+340處，地震勘探數(shù)據(jù)表現(xiàn)波速低和波形絮亂異常，電阻率橫向變化梯度大，呈向大號方向下傾趨勢，推測為斷裂構造或破碎帶，帶寬約20m-60m，巖石極破碎，穩(wěn)定性差，有一定的透水、導水性，對隧道影響較大。隧道進出口，表層松散土或角礫土和強風化層厚穩(wěn)定性差，易失穩(wěn)變形。

5 結語

因此，本文圍繞本次工程物探任務，采用淺層地震反射與音頻大地電磁結合鉆孔資料互相驗證、互相補充所進行的綜合勘探，在本測區(qū)是行之有效的，在勘查中所采用的物探方法具備反映地層形態(tài)的功能，能夠收到良好的勘探效果，應該推廣應用。