綜合物探技術(shù)在礦山水文地質(zhì)勘查中的應(yīng)用

李路明

（山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)大隊，山東 濰坊 261021）

礦井生產(chǎn)過程中，對礦井周圍的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行地質(zhì)勘探是保證礦井安全生產(chǎn)的基本要求，而對礦井水源、涌水道、涌水量進(jìn)行科學(xué)勘探是對礦井進(jìn)行精密、安全管理的關(guān)鍵[1]。由于透水事故是礦井企業(yè)生產(chǎn)過程中最為常見且人員、財產(chǎn)損害最為嚴(yán)重的安全事故。但通過傳統(tǒng)的勘探技術(shù)無法對礦井水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的勘探，而綜合物探技術(shù)因為在水文地質(zhì)勘探工作中精度水平較高，因此在礦井地質(zhì)勘探工作中獲得了極大的推廣和應(yīng)用。此外，為更好的完善傳統(tǒng)物探技術(shù)的缺陷，通常采用多種物探技術(shù)對礦井水文地質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)、全面的勘探工作，保證地質(zhì)勘探工作的精準(zhǔn)性，并保證礦山企業(yè)生產(chǎn)工作的安全性[2]。

1 礦井概況

東溝礦井位于丘陵地區(qū)，礦井地勢呈東北高、西北低的形態(tài)，高低起伏程度較大。礦井由兩組礦層構(gòu)成，平均厚度大約在六米左右，產(chǎn)能相對穩(wěn)定。礦井分布范圍內(nèi)斷裂層裂隙分布范圍較廣，從而為地下水流動打下來了堅實的環(huán)境基礎(chǔ)。裂隙水、孔隙水、巖溶水是礦區(qū)地下水主要構(gòu)成部分，這當(dāng)中，裂隙水、孔隙水對礦區(qū)生產(chǎn)開采工作的影響相對有限，而巖溶水因為其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，從而對礦區(qū)開采工作造成了較大影響，是礦區(qū)勘探工作中需要解決的重要問題。

2 綜合物探實施方法

2.1 地震勘探

本文根據(jù)東溝礦區(qū)實際地質(zhì)特點，在礦井內(nèi)垂直設(shè)置了六條主測線以及六條聯(lián)絡(luò)線，測線之間的距離在兩百米左右。在本次勘測過程中，采用四個規(guī)格兩串兩并的檢測收集有關(guān)數(shù)據(jù)。本數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)共設(shè)有96道接收道，道與道之間的距離分別是五米、十米。信號以不對稱的形式進(jìn)行激發(fā)，且不同區(qū)域激發(fā)方式也是不同的，主要存在井炮震源激發(fā)、可控震源激發(fā)兩種形式。

2.2 瞬變電磁勘探

東溝礦區(qū)瞬變電磁勘測過程中主要布設(shè)了八條勘測線、六條加密線、五條主測線，部分地震勘測線相重合。為確保測量到的數(shù)據(jù)真實有效，在進(jìn)行勘測前，應(yīng)首先檢測設(shè)備儀器精密度、穩(wěn)定度、抗干擾能力以及其靈敏度。實證驗證發(fā)現(xiàn)，瞬變電磁法發(fā)射線是框規(guī)格為600×600（m）的大定源回線裝置，發(fā)射電流和頻率分別是7A、25Hz；接收線圈則選用中頻瞬變電磁接收圈(MTEM-A)，直徑大約是1m。

2.3 綜合物探技術(shù)分析

地震勘測技術(shù)通過時間剖面反射的特種波來獲取礦區(qū)地質(zhì)有關(guān)的信息數(shù)據(jù)，從而了解礦區(qū)地質(zhì)信息，有一定的實用性，但缺乏分層能力，無法對礦區(qū)水文地質(zhì)進(jìn)行有效的檢測；而瞬變電磁勘探技術(shù)則通過電阻率異常信息的分析，可對有關(guān)情況進(jìn)行有效勘測，穿透能力較強(qiáng)，因此應(yīng)用范圍較為廣闊[3]。在施工過程中，對設(shè)備精密度、性能有較高要求，通過兩種技術(shù)的結(jié)合，對礦區(qū)水文地質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)勘探，從而對該礦區(qū)水文地質(zhì)進(jìn)行科學(xué)勘測，并將勘探成本減少到最低限度，保證探勘效率，從而為規(guī)范施工提供相應(yīng)的材料。

3 工程勘探結(jié)果分析

3.1 礦震勘探結(jié)果

在進(jìn)行礦震勘查過程中發(fā)現(xiàn)，礦振波較為明顯的是西部測線的DZ04位置，通過對比礦震勘探結(jié)果，對不同勘測點礦震勘查結(jié)果進(jìn)行閉合處理，依照西部測線DZ04位置勘探結(jié)果可以分析出，此次勘查的礦井礦層發(fā)射波連續(xù)性良好，樁號為420～520#區(qū)域礦震波阻率的分散性良好，波動情況明顯。

使用瞬變電磁法進(jìn)行礦震勘探測得的結(jié)果為420～520#波組段屬于陷落柱地帶，830#、630#、750#波阻帶出現(xiàn)扭曲形狀，由此可認(rèn)定該層是斷層結(jié)構(gòu)，DZ04線地震時間剖面解釋結(jié)果如圖1所示。

圖1 DZ04線地震時間剖面解釋結(jié)果

3.2 瞬變電磁勘探結(jié)果

結(jié)合礦震剖面重合勘測線TEM04及瞬變電磁探測結(jié)果，及分析區(qū)域瞬變電阻率的剖面結(jié)果可了解丘陵區(qū)域礦層特征。在水平標(biāo)高為0m附近存在電阻率異常的情況，并結(jié)合現(xiàn)有地質(zhì)材料信息，認(rèn)為其構(gòu)造特點為陷落柱；60m以下的標(biāo)高地勢電阻率處于較為均勻的狀態(tài)，符合灰?guī)r表現(xiàn)特點。而標(biāo)高60m～100m處、樁號630#、750#、830#附近電阻率呈現(xiàn)出扭曲變形的情況，結(jié)合地質(zhì)勘探結(jié)果，可認(rèn)為該地為斷層富水區(qū)，瞬變電磁視電阻率斷面圖如圖2所示。

3.3 綜合物探結(jié)果解釋

結(jié)合上述勘查結(jié)果我們可以確認(rèn)礦區(qū)勘探范圍，主要包含1個陷落柱、6個富水區(qū)域集25個斷點。礦山探測區(qū)域出現(xiàn)斷點，同時將整個勘探區(qū)域進(jìn)行覆蓋，綜合現(xiàn)階段我們勘測到的數(shù)據(jù)資料發(fā)現(xiàn)礦山勘測區(qū)域有八條組合斷層?；九卸颂綔y區(qū)域內(nèi)的富水層[4]。

探勘范圍包括整個探勘區(qū)域，并得出了更為精確的礦區(qū)水文地質(zhì)信息，并能夠詳細(xì)的判斷出其斷水層、富水層、富水程度、水域面積等信息，對礦區(qū)地質(zhì)信息有重要引導(dǎo)性作用。

承壓含水層分布范圍較大且主要集中于F3、F5斷層北部；且斷層裂隙發(fā)育、巖層破碎的影響下，巖溶含水量有所增加，從而加大了這一區(qū)域水文地質(zhì)勘察工作上的難度，由此可認(rèn)為DZ04線樁號420～520#區(qū)域是陷落柱區(qū)域，同時也是富水區(qū)域，斷層的西部、北部也有較大含水量，屬于中等富水區(qū)域[5，6]。

為保證選用的勘察科技的科學(xué)、有效性，本文在勘探結(jié)果的基礎(chǔ)上，對重點區(qū)域進(jìn)行了鉆孔勘探，加設(shè)兩個鉆探位置，發(fā)現(xiàn)礦區(qū)斷層破碎帶出現(xiàn)太原組灰?guī)r層、SZ1、SZ2。SZ2鉆孔則直接貫通斷層破碎帶，破碎帶厚度最大可達(dá)50m。

結(jié)合礦井鉆探數(shù)據(jù)可得出，鉆孔勘探結(jié)果和物探較為接近。這些數(shù)據(jù)證明，通過綜合物探技術(shù)對礦井水文地質(zhì)信息進(jìn)行檢測是科學(xué)、有效的。

4 結(jié)語

為了保證所采用的礦山勘測技術(shù)有效性、科學(xué)性，在此次勘探結(jié)果基礎(chǔ)上，對實際的水文地質(zhì)情況進(jìn)行全面研究與分析，并選用多種科學(xué)、有效的勘探技術(shù)進(jìn)行全面、綜合性的勘測，保證勘探工作的效率和有效性。由于東溝礦井裂隙水分的分布范圍較大、斷層構(gòu)造涉及區(qū)域較廣，運用瞬變電磁法與礦振波勘探相結(jié)合方法進(jìn)行地質(zhì)勘探，可以獲取比較準(zhǔn)確的礦區(qū)富水形態(tài)、特征及其位置，并對鉆探施工工藝進(jìn)行了實證驗證，從而證實了綜合物探技術(shù)的科學(xué)性、合理性和有效性，從而為礦井安全生產(chǎn)，提供科學(xué)可靠的地質(zhì)信息。