多種地球物理勘測方法在金礦采空區勘查中的應用

王如喜

（山東省第一地質礦產勘查院，山東 濟南 250000）

山東是我國重要的黃金儲備基地，區域金資源豐富，但隨著金礦資源的開發與利用，形成了較多的井下采空區，限制了金資源的開發與利用進程，同時造成了一定的安全隱患。此時，有針對性的查清金礦采礦區位置、范圍以及埋深的空間分布規律，不僅有利于進一步設計開采范圍，提高資源利用率，還可以有效的預防采礦塌陷等事故的發生[1]。基于此，本文以某金礦采空區勘查為例，分析多種地球物理勘查方同法在該領域的應用。

1 研究區基本概況

為了調查某金礦采空區分布特征，本文選擇高密度電阻率法、視電阻率測深法和瞬變電磁法剖面測量對井下深部采空區進行調查研究。根據該金礦床地質特征，調查范圍內地質體分為粘土層、基巖風化層、水、砂巖、花崗巖、石英脈、采空區（充水或不充水）等介質，其中，花崗巖、石英脈等巖漿巖或者黑云角閃花崗閃長質片麻巖的視電阻率較高，一般介于102Ω·m～105Ω·m，粘土層、砂巖等沉積巖的視電阻率較低，一般為1Ω·m～103Ω·m；采空區或者充水的破碎帶等部位往往表現為低阻特征[2，3]。基于上述基本現狀，根據不同視電阻率反演不同地質體，進而確定采空區的位置、范圍及埋深。

本文研究對象為金礦采空區或巷道，通常情況下，采空區或者巷道在未充水或充填條件下表現為高阻特征，在充水或充填條件下則表現為低阻特征，若出現局部塌陷時，在采空區或巷道頂部容易形成縱向裂隙，被地下水充填后造成低阻特征[4]。

基于上述基本認識，對某金礦區的地質體進行了分類：①礦床中含金礦脈較窄，一般賦存于脈巖或者微裂隙密集的致密巖體中，采礦多形成較窄的近直立條帶高阻異常；②礦床含金礦化蝕變帶具有帶狀分布特征，且礦化蝕變帶相對圍巖的低阻異常，因此高阻中的低阻是判斷采空區的另一重要指標；③在金礦資源采掘過程中，采空區處于半填埋狀態或者未充填狀態，因此采空區常表現為低阻特征。

2 多種地球物理勘測方法解釋

2.1 西周格莊調查區XG1、XS1高密度、瞬變電磁綜合剖面

西周格莊調查區位于礦區西部區域，為金礦床主要開采區域，采礦活動規模大、時間長，根據搜集資料及現場調查走訪，共形成了-20m、-42m、-60m和-70m四個主要采深平面。北側果園以小規模民采為主，深度一般在20m以淺，部分地表發生小規模塌陷。

XG1高密度剖面布設于采空區域上方，剖面方位角90°，長度357m，剖面控制深度約66m。該剖面視電阻率值縱向上整體表現為由淺至深逐漸增大的電性特征，橫向上呈現高低阻相間變化特征。

在剖面橫向177m～204m、縱向深度10m～45m區段呈明顯的低阻異常反映，與調查了解采空區域位置對應良好，結合已有礦山資料和地質調查情況，推斷該異常是采空區引起，編號XG1-1。

XS1瞬變電磁剖面與XG1高密度剖面平面位置部分重合，剖面方位角90°，長度180m，剖面控制深度約150m。該剖面視電阻率值縱向上整體表現為由淺至深逐漸增大的電性特征，橫向上呈現高低阻相間變化特征。

在剖面橫向171m～204m，縱向深度12m～52m區段，視電阻率值變化絮亂，呈“U”字型低阻異常反映。該異常與XG1-1異常對應良好，推斷是同一采空異常引起，編號XS1-1。

為驗證物探異常，在XG1剖面179m～182m之間和189m處分別施工鉆孔XZK205、XZK206和XZK207，其中XZK206在其14.35m～17.97m發現采空區，掉鉆2.37m，在其34.54m～37.11m處發現采空區，掉鉆2.57m，均無充填；XZK205和XZK208巖心完整，未發現采空區。綜合鉆探驗證和地質調查情況，認為該低阻異常是采空區引起。

2.2 西馬臺石調查區MG1、MS1高密度、瞬變電磁綜合剖面

西馬臺石調查區位于礦區東部區域，采礦活動規模小、時間段，經過搜集資料及現場調查走訪調查發現，西馬臺石調查區為民采金礦點，多以探礦平硐和豎井為主，形成的大規模采空區較少，僅在調查區中部形成一處采空區，深度距地表約40m。

MG1高密度剖面布設于西馬臺石采空區域上方，剖面方位角117°，長度357m，剖面控制深度約66m。該剖面視電阻率值縱向上整體表現為由淺至深逐漸增大的電性特征，橫向上呈現高低阻相間變化特征。

在剖面橫向126m～132m區段表現為明顯的低阻異常區，異常相對較窄，由上至下呈連續低阻異常特征，存在向下延伸趨勢，結合已有礦山資料和地質調查情況，推斷該異常是局部裂隙發育引起，編號MG1-1；在剖面橫向168m～195m、縱向深度24m～53m區段表現為明顯的低阻異常，異常特征明顯，與現場平硐位置對應良好，結合已有礦山資料和地質調查情況，推斷該異常是采空區引起，編號MG1-2；在剖面橫向240m～258m、縱向深度13m～38m區段表現為明顯的低阻異常，異常特征明顯，結合已有礦山資料和地質調查情況，推斷該異常是采空區引起，編號MG1-3。

MS1瞬變電磁剖面與MG1高密度剖面平面位置部分重合，剖面方位角117°，長度108m，剖面控制深度約150m。該剖面視電阻率值縱向上整體表現為由淺至深逐漸增大的電性特征，橫向上呈現高低阻相間變化特征。

在剖面橫向162m～192m，縱向深度30m～70m區段，視電阻率值變化絮亂，呈“U”字型低阻異常反映。該異常與MG1-2異常對應良好，推斷是同一采空異常引起，編號MS1-1。為驗證物探異常，在MG1剖面分別施工鉆孔3個，其中均為采空區。綜合鉆探驗證和地質調查情況，認為該低阻異常是采空區引起。

3 結束語

綜上所述，多種地球物理勘測方法在金礦深部采空區勘查中具有獨特的優勢，高密度電阻率法共推斷出采空區7處，礦化蝕變帶1處，裂隙發育區4處；瞬變電磁法共推斷出采空區8處，礦化蝕變帶2處，裂隙發育區3處；視電阻率測深法共推斷出采空區1處，礦化蝕變帶1處。對上述三種物探工作方法及鉆探情況進行綜合解譯，東耿家調查區綜合解譯采空區2處，礦化蝕變帶1處，裂隙發育區3處；西周各莊調查區綜合解譯采空區2處；西馬臺石調查區綜合解譯采空區4處，裂隙發育區1處。