多種地球物理勘測方法在金礦采空區(qū)勘查中的應(yīng)用

王如喜

（山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濟南 250000）

山東是我國重要的黃金儲備基地，區(qū)域金資源豐富，但隨著金礦資源的開發(fā)與利用，形成了較多的井下采空區(qū)，限制了金資源的開發(fā)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(qū)位置、范圍以及埋深的空間分布規(guī)律，不僅有利于進一步設(shè)計開采范圍，提高資源利用率，還可以有效的預(yù)防采礦塌陷等事故的發(fā)生[1]。基于此，本文以某金礦采空區(qū)勘查為例，分析多種地球物理勘查方同法在該領(lǐng)域的應(yīng)用。

1 研究區(qū)基本概況

為了調(diào)查某金礦采空區(qū)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(qū)進行調(diào)查研究。根據(jù)該金礦床地質(zhì)特征，調(diào)查范圍內(nèi)地質(zhì)體分為粘土層、基巖風(fēng)化層、水、砂巖、花崗巖、石英脈、采空區(qū)（充水或不充水）等介質(zhì)，其中，花崗巖、石英脈等巖漿巖或者黑云角閃花崗閃長質(zhì)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(qū)或者充水的破碎帶等部位往往表現(xiàn)為低阻特征[2，3]。基于上述基本現(xiàn)狀，根據(jù)不同視電阻率反演不同地質(zhì)體，進而確定采空區(qū)的位置、范圍及埋深。

本文研究對象為金礦采空區(qū)或巷道，通常情況下，采空區(qū)或者巷道在未充水或充填條件下表現(xiàn)為高阻特征，在充水或充填條件下則表現(xiàn)為低阻特征，若出現(xiàn)局部塌陷時，在采空區(qū)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(qū)的地質(zhì)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(qū)的另一重要指標；③在金礦資源采掘過程中，采空區(qū)處于半填埋狀態(tài)或者未充填狀態(tài)，因此采空區(qū)常表現(xiàn)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(diào)查區(qū)XG1、XS1高密度、瞬變電磁綜合剖面

西周格莊調(diào)查區(qū)位于礦區(qū)西部區(qū)域，為金礦床主要開采區(qū)域，采礦活動規(guī)模大、時間長，根據(jù)搜集資料及現(xiàn)場調(diào)查走訪，共形成了-20m、-42m、-60m和-70m四個主要采深平面。北側(cè)果園以小規(guī)模民采為主，深度一般在20m以淺，部分地表發(fā)生小規(guī)模塌陷。

XG1高密度剖面布設(shè)于采空區(qū)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(xiàn)為由淺至深逐漸增大的電性特征，橫向上呈現(xiàn)高低阻相間變化特征。

在剖面橫向177m～204m、縱向深度10m～45m區(qū)段呈明顯的低阻異常反映，與調(diào)查了解采空區(qū)域位置對應(yīng)良好，結(jié)合已有礦山資料和地質(zhì)調(diào)查情況，推斷該異常是采空區(qū)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(xiàn)為由淺至深逐漸增大的電性特征，橫向上呈現(xiàn)高低阻相間變化特征。

在剖面橫向171m～204m，縱向深度12m～52m區(qū)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(yīng)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(fā)現(xiàn)采空區(qū)，掉鉆2.37m，在其34.54m～37.11m處發(fā)現(xiàn)采空區(qū)，掉鉆2.57m，均無充填；XZK205和XZK208巖心完整，未發(fā)現(xiàn)采空區(qū)。綜合鉆探驗證和地質(zhì)調(diào)查情況，認為該低阻異常是采空區(qū)引起。

2.2 西馬臺石調(diào)查區(qū)MG1、MS1高密度、瞬變電磁綜合剖面

西馬臺石調(diào)查區(qū)位于礦區(qū)東部區(qū)域，采礦活動規(guī)模小、時間段，經(jīng)過搜集資料及現(xiàn)場調(diào)查走訪調(diào)查發(fā)現(xiàn)，西馬臺石調(diào)查區(qū)為民采金礦點，多以探礦平硐和豎井為主，形成的大規(guī)模采空區(qū)較少，僅在調(diào)查區(qū)中部形成一處采空區(qū)，深度距地表約40m。

MG1高密度剖面布設(shè)于西馬臺石采空區(qū)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(xiàn)為由淺至深逐漸增大的電性特征，橫向上呈現(xiàn)高低阻相間變化特征。

在剖面橫向126m～132m區(qū)段表現(xiàn)為明顯的低阻異常區(qū)，異常相對較窄，由上至下呈連續(xù)低阻異常特征，存在向下延伸趨勢，結(jié)合已有礦山資料和地質(zhì)調(diào)查情況，推斷該異常是局部裂隙發(fā)育引起，編號MG1-1；在剖面橫向168m～195m、縱向深度24m～53m區(qū)段表現(xiàn)為明顯的低阻異常，異常特征明顯，與現(xiàn)場平硐位置對應(yīng)良好，結(jié)合已有礦山資料和地質(zhì)調(diào)查情況，推斷該異常是采空區(qū)引起，編號MG1-2；在剖面橫向240m～258m、縱向深度13m～38m區(qū)段表現(xiàn)為明顯的低阻異常，異常特征明顯，結(jié)合已有礦山資料和地質(zhì)調(diào)查情況，推斷該異常是采空區(qū)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(xiàn)為由淺至深逐漸增大的電性特征，橫向上呈現(xiàn)高低阻相間變化特征。

在剖面橫向162m～192m，縱向深度30m～70m區(qū)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(yīng)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(qū)。綜合鉆探驗證和地質(zhì)調(diào)查情況，認為該低阻異常是采空區(qū)引起。

3 結(jié)束語

綜上所述，多種地球物理勘測方法在金礦深部采空區(qū)勘查中具有獨特的優(yōu)勢，高密度電阻率法共推斷出采空區(qū)7處，礦化蝕變帶1處，裂隙發(fā)育區(qū)4處；瞬變電磁法共推斷出采空區(qū)8處，礦化蝕變帶2處，裂隙發(fā)育區(qū)3處；視電阻率測深法共推斷出采空區(qū)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(diào)查區(qū)綜合解譯采空區(qū)2處，礦化蝕變帶1處，裂隙發(fā)育區(qū)3處；西周各莊調(diào)查區(qū)綜合解譯采空區(qū)2處；西馬臺石調(diào)查區(qū)綜合解譯采空區(qū)4處，裂隙發(fā)育區(qū)1處。