綜合物探技術在礦山水文地質勘查中的應用

李路明

（山東省地質礦產勘查開發局第四地質大隊，山東 濰坊 261021）

礦井生產過程中，對礦井周圍的地質環境進行地質勘探是保證礦井安全生產的基本要求，而對礦井水源、涌水道、涌水量進行科學勘探是對礦井進行精密、安全管理的關鍵[1]。由于透水事故是礦井企業生產過程中最為常見且人員、財產損害最為嚴重的安全事故。但通過傳統的勘探技術無法對礦井水文地質結構進行有效的勘探，而綜合物探技術因為在水文地質勘探工作中精度水平較高，因此在礦井地質勘探工作中獲得了極大的推廣和應用。此外，為更好的完善傳統物探技術的缺陷，通常采用多種物探技術對礦井水文地質進行系統、全面的勘探工作，保證地質勘探工作的精準性，并保證礦山企業生產工作的安全性[2]。

1 礦井概況

東溝礦井位于丘陵地區，礦井地勢呈東北高、西北低的形態，高低起伏程度較大。礦井由兩組礦層構成，平均厚度大約在六米左右，產能相對穩定。礦井分布范圍內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境基礎。裂隙水、孔隙水、巖溶水是礦區地下水主要構成部分，這當中，裂隙水、孔隙水對礦區生產開采工作的影響相對有限，而巖溶水因為其結構較為復雜，從而對礦區開采工作造成了較大影響，是礦區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

本文根據東溝礦區實際地質特點，在礦井內垂直設置了六條主測線以及六條聯絡線，測線之間的距離在兩百米左右。在本次勘測過程中，采用四個規格兩串兩并的檢測收集有關數據。本數據監測系統共設有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行激發，且不同區域激發方式也是不同的，主要存在井炮震源激發、可控震源激發兩種形式。

2.2 瞬變電磁勘探

東溝礦區瞬變電磁勘測過程中主要布設了八條勘測線、六條加密線、五條主測線，部分地震勘測線相重合。為確保測量到的數據真實有效，在進行勘測前，應首先檢測設備儀器精密度、穩定度、抗干擾能力以及其靈敏度。實證驗證發現，瞬變電磁法發射線是框規格為600×600（m）的大定源回線裝置，發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 綜合物探技術分析

地震勘測技術通過時間剖面反射的特種波來獲取礦區地質有關的信息數據，從而了解礦區地質信息，有一定的實用性，但缺乏分層能力，無法對礦區水文地質進行有效的檢測；而瞬變電磁勘探技術則通過電阻率異常信息的分析，可對有關情況進行有效勘測，穿透能力較強，因此應用范圍較為廣闊[3]。在施工過程中，對設備精密度、性能有較高要求，通過兩種技術的結合，對礦區水文地質進行系統勘探，從而對該礦區水文地質進行科學勘測，并將勘探成本減少到最低限度，保證探勘效率，從而為規范施工提供相應的材料。

3 工程勘探結果分析

3.1 礦震勘探結果

在進行礦震勘查過程中發現，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果，對不同勘測點礦震勘查結果進行閉合處理，依照西部測線DZ04位置勘探結果可以分析出，此次勘查的礦井礦層發射波連續性良好，樁號為420～520#區域礦震波阻率的分散性良好，波動情況明顯。

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

圖1 DZ04線地震時間剖面解釋結果

3.2 瞬變電磁勘探結果

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

3.3 綜合物探結果解釋

結合上述勘查結果我們可以確認礦區勘探范圍，主要包含1個陷落柱、6個富水區域集25個斷點。礦山探測區域出現斷點，同時將整個勘探區域進行覆蓋，綜合現階段我們勘測到的數據資料發現礦山勘測區域有八條組合斷層。基本判定了探測區域內的富水層[4]。

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

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，從而加大了這一區域水文地質勘察工作上的難度，由此可認為DZ04線樁號420～520#區域是陷落柱區域，同時也是富水區域，斷層的西部、北部也有較大含水量，屬于中等富水區域[5，6]。

為保證選用的勘察科技的科學、有效性，本文在勘探結果的基礎上，對重點區域進行了鉆孔勘探，加設兩個鉆探位置，發現礦區斷層破碎帶出現太原組灰巖層、SZ1、SZ2。SZ2鉆孔則直接貫通斷層破碎帶，破碎帶厚度最大可達50m。

結合礦井鉆探數據可得出，鉆孔勘探結果和物探較為接近。這些數據證明，通過綜合物探技術對礦井水文地質信息進行檢測是科學、有效的。

4 結語

為了保證所采用的礦山勘測技術有效性、科學性，在此次勘探結果基礎上，對實際的水文地質情況進行全面研究與分析，并選用多種科學、有效的勘探技術進行全面、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、斷層構造涉及區域較廣，運用瞬變電磁法與礦振波勘探相結合方法進行地質勘探，可以獲取比較準確的礦區富水形態、特征及其位置，并對鉆探施工工藝進行了實證驗證，從而證實了綜合物探技術的科學性、合理性和有效性，從而為礦井安全生產，提供科學可靠的地質信息。