高密度電法在采礦塌陷區(qū)地質(zhì)探測中的應(yīng)用研究

李建平

（廣東省有色金屬地質(zhì)局九四0隊，廣東 清遠(yuǎn) 511520）

1 塌陷區(qū)地質(zhì)概況

2018年11月龍?zhí)伶?zhèn)屋仔村的一棟房屋前的空地發(fā)生地面塌陷，塌陷坑直徑約為2.5m，深為2m，有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢[1，2]。

為了消除人民群眾的恐慌，龍?zhí)伶?zhèn)政府委托我隊對塌陷坑及屋仔村周邊礦山開采企業(yè)進(jìn)行地球物理探測，大致了解該礦區(qū)的地質(zhì)發(fā)育情況及第四系覆蓋層厚度，為地質(zhì)災(zāi)害防治提供地球物理依據(jù)[3]。

2 勘查區(qū)地質(zhì)及地球物理特征

勘查區(qū)出露的地層從老到新的順序為：泥盆系的石英砂巖、石炭系的灰?guī)r、侏羅系的灰白色砂礫巖。本區(qū)礦物質(zhì)的形成與該區(qū)域的石炭系的灰?guī)r有密切關(guān)系[4]。

根據(jù)現(xiàn)場實地踏勘及對照相關(guān)的地質(zhì)鉆探及地質(zhì)勘查資料得知，測區(qū)地表廣泛分布第四系腐植質(zhì)土，含粉砂、細(xì)砂質(zhì)粘土、礫石，含水性，導(dǎo)電性相對較好，是一層相對低電阻率電性層；而其下部是完整灰?guī)r，由于致密干燥而導(dǎo)電性差，電阻率相對較高[5]。當(dāng)?shù)V體中巖溶發(fā)育時，由于測區(qū)內(nèi)地下水位淺，溶洞位于地下水位之下，通常被水、軟塑狀粉質(zhì)粘土等低阻體充填，表現(xiàn)為電阻率低阻異常，與圍巖電阻率存在明顯的差異，為開展電法勘探工作提供了地球物理前提條件。

3 高密度電法

高密度電阻率法是以礦層中圍巖和目的物的導(dǎo)電性差異為物質(zhì)基礎(chǔ)，通過觀測和研究人工建立的井下穩(wěn)恒電流場的分布規(guī)律，以達(dá)到解決工程地質(zhì)及其它地質(zhì)問題的一種勘探方法。

高密度電阻率法就是最近年發(fā)展起來的較為成熟的電法勘探方法，它以密度大、電極排列多、探測分辨率精度高、工作效率快、獲取信息量大為特點，通過其獲得豐富的電性特征推斷出地下地質(zhì)信息。本次共布設(shè)7條高密度剖面，點距2.5m，其中1號剖面和7號剖面為垂直塌陷點的十字剖面

4 資料解釋推斷

通過本次高密度電法工作，發(fā)現(xiàn)本區(qū)溶、土洞一般發(fā)育，地質(zhì)較發(fā)育地帶集中在已知地面塌陷點附近，利用地電斷面視電阻率等值線呈低阻封閉圈或“U”形下凹的異常特征，推斷集中采礦區(qū)發(fā)育區(qū)帶。現(xiàn)在以1號剖面為例進(jìn)行異常的解釋推斷

視電阻率等值線基本呈層狀分布，往深部電阻率值一般呈遞增趨勢。

近地表地層的視電阻率為10Ω·m～100Ω·m，厚度為10m～18m，為圈定的基巖面以上的淤泥質(zhì)土層及粘土層的電性特征。

145m處視電阻率等值線呈低阻圈閉異常，位于礦層面以上，結(jié)合相關(guān)地質(zhì)資料和異常特征分析，推斷該低阻異常由軟土層引起，編號RT1；在145m、170m處視電阻率發(fā)生突變，以陡狀的低電阻率值，呈“開口向上”的鋸齒狀的“V”字型，位于礦層以下，且一個位于軟弱土層正下方，視電阻率值10Ω·m～100Ω·m，這是灰?guī)r中巖溶發(fā)育的異常特征，因此推斷為地質(zhì)發(fā)育區(qū)，編號分別為RD1、RD2。

圖1 高密度電法電阻率剖面圖

5 結(jié)論

本次高密度電阻率測深剖面工作利用所測電阻率成果在剖面上推斷了勘查區(qū)的地質(zhì)層面、礦層的縱深分布，通過本次物探工作，獲得了較好的地質(zhì)成果，取得了預(yù)期的工程地質(zhì)效果：通過本次高密度電法工作，了解了本礦區(qū)地質(zhì)發(fā)育情況，除了已知采礦塌陷點外，還在1號、2號、4號、5號和7號剖面線上發(fā)現(xiàn)視電阻率等值線呈低阻封閉圈或“U”形下凹的異常特征，推斷出5個軟弱土層和6個巖溶發(fā)育區(qū)。

根據(jù)異常特征，共布設(shè)3個鉆孔，其中2個鉆孔驗證巖溶，1個鉆孔驗證完整巖，經(jīng)鉆探施工，3個鉆孔都達(dá)到了各自的驗證目的，所以高密度電法在地質(zhì)探測方面效果是顯著的。