電法勘探在工程方面的研究

摘要：通過(guò)介紹高密度電阻率法測(cè)深尋找地下水的應(yīng)用及其鉆探驗(yàn)證情況，說(shuō)明高密度電阻率法在確定含水構(gòu)造的位置、形態(tài)上的應(yīng)用可能性，以及在判別地下水的方法上的應(yīng)用可行性。

關(guān)鍵詞：直流電法勘探井下施工 高密度電阻率法水文地質(zhì)含水構(gòu)造激電異常

高密度電法是多種排列的常規(guī)電阻率法與資料自動(dòng)反演相結(jié)合的綜合方法，它是以巖土體導(dǎo)電性差異為基礎(chǔ)的電探方法，是一種陣列勘探方法，野外觀測(cè)時(shí)只需將全部電極沿測(cè)線一次性布設(shè)，儀器按已設(shè)定的供電和測(cè)量排列方式自動(dòng)采集所有電極的電位差，計(jì)算出相應(yīng)的視電阻率，測(cè)量過(guò)程中數(shù)據(jù)自動(dòng)存盤。

一、應(yīng)用高密度電阻率法與激發(fā)極化法測(cè)深尋找地下水

金沙縣沙土鎮(zhèn)物探找水工作共布置2條測(cè)線，控制剖面線長(zhǎng)約1200m，主要采用偶極一偶極裝置，每條線一次布置60根電極，點(diǎn)距10m，最小極距系數(shù)1，最大極距系數(shù)2O，勘查深度要求150m，高密度電法勘探能夠滿足要求。由于高密度電法資料分析在測(cè)區(qū)中部300位置、60m以下深存在一與該區(qū)地下水流向基本一致的低阻異常體存在，電法資料推測(cè)為巖溶裂隙管道，該裂隙被某種低阻物質(zhì)(水或粘土)所充填，為減小地下水開采的風(fēng)險(xiǎn)，用直流激電測(cè)深法來(lái)區(qū)分裂隙內(nèi)充填的低阻物質(zhì)是不是水。激電綜合參數(shù)顯示：半衰時(shí)、極化率、衰減度、綜合參數(shù)均在AB／2為120～160m之間，均有明顯的相對(duì)高值異常反映，視極化率達(dá)1.25％，半衰時(shí)達(dá)1.68，衰減度達(dá)0.44，綜合參數(shù)達(dá)1.57，說(shuō)明300m點(diǎn)60m以下深的巖溶裂隙內(nèi)充填的低阻物質(zhì)可能為地下水。由高密度電法資料分析，推測(cè)的低阻異常體發(fā)育為北東向，與水文地質(zhì)條件相符，低阻異常體的激電效應(yīng)反映有水的可能，因此確定地下水探采井位于6線300m點(diǎn)處。通過(guò)分析、布井、施工，其鉆孔結(jié)構(gòu)由上至下為：0～5.0m為第四系殘、坡積層，成井揭露0～5.0m為紅粘土。5.0～57.5m為三疊系下統(tǒng)茅草鋪組(T)灰、深灰色中至厚層微晶灰?guī)r夾深灰色灰黑色泥質(zhì)灰?guī)r、泥巖，偶見少量方解石脈；57.5m～113.5m為三疊系下統(tǒng)茅草鋪組(T)灰、深灰色中至厚層微晶灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，裂隙發(fā)育，裂隙中偶見黃色粘土充填，其中67.0—67.50處有地下水，地下水流量1.2431m／s，71．5～ 85．5m地下水流量逐漸增大至8.531m／s，為該孔水段。113．5～151．0m為三疊系下統(tǒng)茅草鋪組(T)深灰色中至厚層白云質(zhì)灰?guī)r，偶見少量方解石脈充填。通過(guò)鉆探施工驗(yàn)證，在預(yù)測(cè)靶區(qū)內(nèi)打出一口涌水量737m／d的優(yōu)質(zhì)水井，解決了當(dāng)?shù)厝诵铒嬎肮喔人磫?wèn)題。

二、煤礦企業(yè)應(yīng)用高密度電阻率法結(jié)合視電阻率法防水

我國(guó)大中型高產(chǎn)高效煤礦中綜采工作面所占的比例越來(lái)越大，安全生產(chǎn)客觀上要求地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作要及時(shí)準(zhǔn)確，從而對(duì)查清影響煤礦安全生產(chǎn)的水文地質(zhì)條件，對(duì)煤層頂板富含水行勘查、分析研究提出了更高的要求，使企業(yè)采取必要措施，從根本上預(yù)防井下水災(zāi)害的發(fā)生。

高密度電法屬于電阻率法，它是將直流電經(jīng)由地表供人地下，隨供電極距的加大電流場(chǎng)向地下的分布深度逐漸加大，目標(biāo)體與圍巖存在電性差異會(huì)被測(cè)量電極在地表捕獲，從而獲得目標(biāo)體在橫、縱方向上的電阻率值變化信息。高密度電法采用密集的電極排列進(jìn)行縱橫向連續(xù)數(shù)據(jù)采集，可獲得豐富的地質(zhì)信息，該方法可了解排列段下地層電性的縱、橫向變化，兼有電剖面法、電測(cè)深法的地質(zhì)信息。高密度電法采用溫納和施倫貝爾裝置，為獲得更多的信息，采用10m電極間距觀測(cè)，電極數(shù)60個(gè)，剖面數(shù)N=19。實(shí)際觀測(cè)時(shí)，電極釘在煤層頂板上，泥土封孔，澆灌鹽水，保證電極接觸良好。每個(gè)排列的觀測(cè)始末均對(duì)儀器和多路轉(zhuǎn)換器的電源電壓測(cè)量，對(duì)于儀器電源電壓低于規(guī)定時(shí)，及時(shí)更換電池。對(duì)觀測(cè)中出現(xiàn)誤差較大的點(diǎn)，均在現(xiàn)場(chǎng)查明原因并進(jìn)行了及時(shí)處理，必要時(shí)對(duì)其進(jìn)行重復(fù)觀測(cè)。工作中，對(duì)高密度電纜線定期檢查其完好程度，對(duì)不符合規(guī)范要求的電纜線，在現(xiàn)場(chǎng)查明原因，采取措施，及時(shí)進(jìn)行處理。井下電測(cè)深數(shù)據(jù)采集工作結(jié)束后，就得到了反映巖石電性特征的第一手資料。

視電阻率數(shù)據(jù)經(jīng)檢查驗(yàn)收后，建立直流電法數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行資料處理。對(duì)視電阻率數(shù)據(jù)進(jìn)行全空問(wèn)校正，巷道空間校正，應(yīng)用Res2dinv程序和SURFER程序形成視電阻率斷面圖及平面圖。具體步驟如下：(1)數(shù)據(jù)整理。對(duì)所測(cè)視電阻率值進(jìn)行全空間校正，巷道空間校正，同時(shí)形成視電阻率曲線圖，視電阻率等值線斷面圖；(2)提取視電阻率中的含水信息。解釋含水、導(dǎo)水構(gòu)造及潛在導(dǎo)水、突水通道，并總結(jié)出構(gòu)造異常體的含水、導(dǎo)水規(guī)律。(3)提取視電阻率中巖石的電性分層信息。用于解釋工作面頂、底板隔水層厚度、含水層厚度、含水層原始導(dǎo)升高度。

經(jīng)分析，工作面頂板上含水層距頂板多在50m以上，距離較大，且砂巖頂板較穩(wěn)定，因此工作面頂板突水可能性較小。其中，工作面中段含水區(qū)面積和含水量較大，對(duì)工作面的安全回采存在較大潛在危害外，其余的含水區(qū)面積和范圍均較小，不會(huì)對(duì)工作面安全回采帶來(lái)危害。

結(jié)論

采用高密度電法，在巖溶地區(qū)來(lái)尋找含水低阻異常體(含水構(gòu)造)的位置及形態(tài)是可行方法，再結(jié)合水文地質(zhì)分析，應(yīng)該是巖溶山區(qū)尋找地下水的一種較好的工作方法模式。采用井下高密度電法勘查煤礦煤層頂板的含富水性，對(duì)煤礦井工作面頂板突水性和井巷涌水情況進(jìn)行調(diào)查和預(yù)測(cè)，給煤礦企業(yè)開采中突水安全提供了依據(jù)。工作方法有效，地質(zhì)效果明顯。

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