反演技術(shù)在探查構(gòu)造含水性中的應用

司 銀 女

(中煤科工集團西安研究院有限公司，陜西 西安　710077)

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反演技術(shù)在探查構(gòu)造含水性中的應用

司 銀 女

(中煤科工集團西安研究院有限公司，陜西 西安710077)

以某煤田工程為例，采用反演技術(shù)對瞬變電磁法數(shù)據(jù)進行了處理，分析了斷層周圍的富水性，并對比了使用反演技術(shù)前后的處理結(jié)果，說明了在一些特定區(qū)域選擇反演技術(shù)的必要性。

煤礦，瞬變電磁法，反演技術(shù)，地質(zhì)構(gòu)造

0　引言

本次勘探的測區(qū)位于東勝煤田內(nèi)，煤礦所在井田侏羅系上部煤層開采直接充水水源為延安組頂部砂巖及直羅組砂巖孔隙裂隙含水。但煤層回采塌陷后，白堊系志丹群砂巖水可能會通過塌陷后形成的裂隙和煤層導通，成為煤層的充水水源；根據(jù)地質(zhì)資料可知，白堊系砂巖含水層為中等富水，一旦導通，對煤礦開采將是很大的安全威脅。測區(qū)內(nèi)有斷層存在，且斷距較大，附近裂隙通常會比較發(fā)育，使得砂巖水更易上下導通，給煤礦開采造成水害隱患；同時周邊很多條件相似礦井面臨較嚴重的頂板水害威脅，在建井和回采過程中都遭遇過煤層頂?shù)装逋杆鹿剩虼耍诒镜V開采前期對影響主采煤層開采的含水層富水性分布以及主要斷層構(gòu)造的富水情況進行探測。

1　測區(qū)概況及方法選擇

本次瞬變電磁法探測區(qū)域內(nèi)所涉及的地層地質(zhì)構(gòu)造簡單，地層沉積相對穩(wěn)定，巖層物性特征比較明顯，主要由礫巖、粗粒砂巖、中粒砂巖、細粒砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖及泥巖組成。砂巖的電阻率為中高值反映，礫巖、粗粒砂巖及中粒砂巖為最高，細粒砂巖居中，粉砂巖、砂質(zhì)泥巖及泥巖為低阻反映。總結(jié)由淺至深地層電性變化規(guī)律應為：淺部第四系、白堊系上部以泥巖、粉砂巖為主，呈現(xiàn)低阻電性特征；白堊系中下部以中～粗粒砂巖為主，呈高阻電性特征；向下至安定組泥巖地層，以及直羅組砂巖地層均呈現(xiàn)低阻電性特征，到延安組含煤地層電性呈增大的趨勢特征。

針對本工程的特點與技術(shù)條件，在首采區(qū)兩個工作面進行瞬變電磁法探測。主要依據(jù)如下：

1)瞬變電磁法觀測純二次場，對含、導水構(gòu)造等低阻體反應敏感，體積效應小、分辨率高；

2)測區(qū)內(nèi)地層沉積序列清晰，地層相對穩(wěn)定。正常地層組合條件下，在順層與垂向上都有固定的電性變化規(guī)律，因而能夠取得較好的探測效果。

2　深度計算的不同方法

2.1傳統(tǒng)方法計算深度

傳統(tǒng)對瞬變電磁法資料解釋深度計算選用的計算公式為：

其中，h為視深度；▽為深度系數(shù)；ρ為視電阻率；t為各道數(shù)據(jù)采集時間。

2.2本方法采用的反演計算深度

本文采用技術(shù)上相對比較成熟的瞬變電磁一維反演解釋技術(shù)，采用專用處理軟件對數(shù)據(jù)進行了反演解釋。該方法在多個礦區(qū)進行的驗證，得到了很好的效果。

3　探測效果分析

3.1探測斷面圖分析

圖1為采用傳統(tǒng)方法計算深度和采用反演計算深度所得到的斷面圖。其中圖1a)為采用傳統(tǒng)方法計算深度得到的深度—視電阻率斷面圖；圖1b)為采用反演計算深度得到的深度—電阻率斷面圖；圖1c)為測區(qū)內(nèi)典型鉆孔測井曲線得到深度—電阻率斷面圖；圖1d)為圖1a)～圖1c)的示意型色標，即白色為高阻，黑色為低阻，其他為過渡色。

從圖1a)中可以得到以下4個結(jié)論：1)0 m～200 m沒有等值線出現(xiàn)，該區(qū)域在瞬變電磁法中稱為探測盲區(qū)，該區(qū)域的縱向距離與所采用的發(fā)射外框大小直接相關，外框越大，該縱向距離越大；2)視電阻率從淺部到深部整體表現(xiàn)為“低阻→高阻”的變化規(guī)律；3)視電阻率在500深度以深成層性很差；4)煤層出現(xiàn)在高阻層位下部。

從圖1b)中可以得到以下4個結(jié)論：1)從0 m～800 m，均有等值線，對比圖1a)，沒有出現(xiàn)探測盲區(qū)，可用深度范圍較大；2)電阻率從淺部到深部整體表現(xiàn)為“低阻→高阻→低阻→高阻”的變化規(guī)律；3)電阻率整體成層性均優(yōu)于圖1a)；4)煤層出現(xiàn)在第二個低阻層下部。

從圖1c)中可以得到以下結(jié)論:圖1c)中電阻率值為鉆孔測井直接得到，真實可靠，電阻率從淺至深整體表現(xiàn)為“低阻→高阻→低阻→次高阻”。

從以上分析可以得到以下結(jié)論：

1)圖1a)中視電阻率斷面圖沒有真實的完全反映出地層的電性變化特征，與實際地層電性變化特征不吻合。

2)圖1a)中探測盲區(qū)較大，對淺部地層的電性信息不能完全反映。

3)圖1b)中視電阻率斷面圖與測井曲線斷面圖的電性特征完全吻合，且深度對應也完全吻合，煤層在低阻與高阻層交界處，與實際地層中煤層處在延安組中下部低阻與高阻層交界處相吻合。

4)圖1b)中能夠完全反映從淺部到深部的所有地層電性信息，無論是探測淺部或深部，都能夠正確反映。

5)圖1b)縱向分辨率明顯高于圖1a)。

3.2成果平面圖分析

圖2為成果平面圖，圖2中黑色表示低阻，白色表示高阻，其他灰色為過渡色。圖2中用黑色虛線圈定出低阻異常區(qū)，在圖中給定的布點范圍內(nèi)，有一條DF斷層橫穿整個測區(qū)，該斷層也即為圖1中出現(xiàn)的DF斷層。

從圖2中可以看出在測區(qū)左側(cè)分布有一個低阻異常區(qū)，異常區(qū)位于DF斷層上盤，DF斷層為正斷層，這與正斷層上盤裂隙較為發(fā)育，較易富水相吻合。綜合推斷該異常為斷層破碎含水或砂巖含水層相對富水所引起。

4　結(jié)語

1)在地球物理勘探過程中，可以選擇多種處理方法來進行綜合對比，選擇和實際地層典型特征相吻合的方法來對數(shù)據(jù)進行處理解釋。

2)選擇合理的施工參數(shù)和處理解釋方法，結(jié)合已知地質(zhì)資料，能夠?qū)鄬拥葮?gòu)造的富水性進行綜合探測和解釋。

3)本次探測斷層富水性及砂巖含水性，由于低層電性變化特征明顯，采用一維反演技術(shù)提高了斷面圖在縱向上的分辨率，減少了傳統(tǒng)方法的探測盲區(qū)，較為客觀的反映了地下地層的電性特征，對構(gòu)造的富水性反映也較為客觀。

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On application of reverse technique in surveying aquosity of structures

Si Yinnv

(Xi’anResearchInstituteCo.,Ltd,ChinaCoalTechnologyEngineeringGroup,Xi’an710077,China)

Taking some coal mine as the example, the paper adopts the reverse technique to undertake the treatment of the instant electromagnetic data, analyzes the water yield around the stratums, compares the treatment results before and after the reverse technique, and indicates the necessity for selecting the technique in some typical areas.

coal mine, instant electromagnetic data, reverse technique, geological structure

1009-6825(2016)23-0078-03

2016-06-07

司銀女(1981- )，女，碩士，工程師

P631

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