CSAMT法在丁蜀礦采空區(qū)勘查中的應(yīng)用

王長(zhǎng)風(fēng)

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局326地質(zhì)隊(duì)，安徽 安慶 246003）

可控源音頻大地電磁法（CSAMT法）是近些年來(lái)新發(fā)展起來(lái)的深部物探勘查方法。它是利用人工場(chǎng)源進(jìn)行頻率測(cè)深的電磁方法，具有信噪比大、分辨率高、勘探深度大、工作效率高等特點(diǎn)。這種方法不但廣泛應(yīng)用于深部找礦領(lǐng)域，同樣在工程勘查中也得到運(yùn)用，此次對(duì)丁蜀礦地下采空區(qū)范圍的勘查，就是一個(gè)成功的例子。

1 地質(zhì)概況

礦區(qū)處于長(zhǎng)江中下游平原，位于宜興市丁蜀鎮(zhèn)西側(cè)，地勢(shì)較平坦，地面標(biāo)高1m～5m，其西部和北部有東西走向的山脊，山脊標(biāo)高20m～95m。該礦于1971年建井，1986年9月封井閉坑。

地層分區(qū)屬江南地層分區(qū)常州—宣城小區(qū)，出露地層有：

棲霞組（P1q）：由含瀝青硅質(zhì)灰?guī)r組成，錘擊有瀝青臭味。

孤峰組（P2g）：主要由深灰色泥質(zhì)巖組成，夾硅質(zhì)結(jié)核，局部含炭質(zhì)，頂部夾一層灰～深灰色泥質(zhì)中細(xì)粒砂巖。

龍?zhí)督M（P2-3l）：巖性主要為灰色、深灰色粉砂巖夾細(xì)、中粒砂巖、鈣質(zhì)砂巖或砂質(zhì)灰?guī)r和極不穩(wěn)定煤層一層、較穩(wěn)定或不穩(wěn)定煤層一層，是此處主要含煤地層。

長(zhǎng)興組（P3c）：深灰色厚層狀灰?guī)r，夾硅質(zhì)結(jié)核條帶。

青龍組（T1q）：由青灰色薄層灰?guī)r組成，底部夾一層厚10m左右的灰色鈣質(zhì)泥巖。

第四系（Q）：由粘土、粉砂、細(xì)砂及砂礫等組成，細(xì)砂及砂礫層主要分布在中下部，為孔隙含水層。

大地構(gòu)造位置屬于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)的下?lián)P子-錢(qián)塘褶皺的東北部，三級(jí)構(gòu)造單元為澄溧臺(tái)隆的溧陽(yáng)-江陰東。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，均為高角度正斷層，走向近EW向，斷面傾角在70°左右。

2 工作方法

方法有效性：采空區(qū)充水或含少量煤系物，是低阻；上層為煤系蓋層，下層是煤系底板和灰?guī)r，都是高阻，存在電性差異，是本次電磁法勘探的物理前提。

共布置了8條CSAMT測(cè)量剖面（見(jiàn)圖1），針對(duì)勘查目的，采用赤道裝置、標(biāo)量測(cè)量方式、TM測(cè)量模式測(cè)量。受地理?xiàng)l件的限制，采用了較大的收發(fā)距（8km），保證了遠(yuǎn)場(chǎng)觀測(cè)的要求；AB距2km；點(diǎn)距加密到20m；頻率1Hz～8533.333Hz；最大供電電流15A，保證足夠的信號(hào)強(qiáng)度。

圖1 剖面布置及采空區(qū)推斷圖

數(shù)據(jù)處理采用專(zhuān)用軟件CSAMT-SW，以剖面為單位進(jìn)行處理，軟件處理過(guò)程主要包括電極點(diǎn)位坐標(biāo)偏差校正、跳點(diǎn)處理、壞道刪除、曲線(xiàn)圓滑、近場(chǎng)校正、靜態(tài)位移校正等，最后可選擇進(jìn)行Bostick反演、一維反演和二維反演，輸出反演數(shù)據(jù)，用Surfer制成視電阻率反演斷面圖，再結(jié)合地質(zhì)、鉆探資料推斷解譯，最后生成8張每條剖面的成果解譯圖。

設(shè)計(jì)勘查500m深，但200m左右，下面全是高阻灰?guī)r，曲線(xiàn)呈45°上升，此處只引用了標(biāo)高-250m成果圖。

3 解譯推斷

從8條剖面的反演電阻率斷面圖來(lái)看，勘查區(qū)呈三層水平層狀結(jié)構(gòu)顯示：上下兩層電阻率較高(n×102Ω．m～n×103Ω．m)，中間一層電阻率較低(＜40Ω．m)。綜合8條反演視電阻率剖面，參考搜集到的地質(zhì)、鉆孔資料，建立頂、底板和采空區(qū)識(shí)別標(biāo)志，進(jìn)行解譯推斷。

以1線(xiàn)為例來(lái)說(shuō)明解譯推斷過(guò)程（圖2），根據(jù)CSAMT法視電阻率斷面圖上的曲線(xiàn)形態(tài)，首先根據(jù)電阻率等值線(xiàn)密集程度，劃分煤系頂、底板，結(jié)合地質(zhì)資料分析認(rèn)為，煤系頂板是第四系粘土、砂、礫及長(zhǎng)興組灰?guī)r，標(biāo)高在-30m～-70m間變化；煤系底板是二疊系下統(tǒng)灰?guī)r，標(biāo)高在-100m～-220m間變化。再根據(jù)電阻率曲線(xiàn)橫向變化特點(diǎn)：180-300/1段中間低阻曲線(xiàn)不連續(xù)，且上下層界面有落差起伏變化。推斷存在一斷層F1，傾向小號(hào)，地表位于320號(hào)附近。由于該斷層的存在，使得煤系蓋層在此受到破壞，電阻率曲線(xiàn)形態(tài)發(fā)生變化，中間低阻層向上拱起，且近地表電阻率明顯低，有塌頂冒落的可能。又根據(jù)以前地質(zhì)資料，剖面200/1號(hào)煤線(xiàn)在標(biāo)高-100m，300/1號(hào)煤線(xiàn)標(biāo)高在-50m，據(jù)此資料推斷煤系空間位置及可能開(kāi)采的部位，剖面上極低電阻率區(qū)域可能是碳質(zhì)泥頁(yè)巖或貧煤區(qū)，稍高一點(diǎn)區(qū)域可能是采空區(qū)1號(hào)。

圖2 任墅礦1線(xiàn)CSAMT 成果及解譯圖

其它7條剖面解譯類(lèi)似。將這8條CSAMT剖面進(jìn)行6個(gè)不同深度切片（-50m、-100m、-120m、-150m、-170m及-200m），以反映勘查區(qū)在不同標(biāo)高的平面上視電阻率變化特點(diǎn)（見(jiàn)圖3）。從圖上看，-50m切片上，低阻區(qū)域集中在西南拐、東南拐及中部北邊，這反映了淺部碳質(zhì)層區(qū)域和采空區(qū)域及地表塌落地段，范圍不大。到了標(biāo)高-100m位置，低阻區(qū)域開(kāi)始擴(kuò)大，-120m和-150m標(biāo)高位置，低阻區(qū)域范圍達(dá)到最大，這是勘查區(qū)煤系地層最集中的地段，因而也是推測(cè)采空區(qū)域最多的地方。到了-170m平面位置，低阻煤系層面積縮減，到了-200m標(biāo)高后，煤系地層基本消失，表明勘查區(qū)已接近下伏下二疊系下統(tǒng)孤峰組和棲霞組灰?guī)r。

圖3 不同深度切片圖

7條平行的CSAMT剖面，呈北北西向排列，把它們的反演電阻率斷面圖立體展示在一張圖上，了解采空區(qū)在不同深度范圍的、大小的變化。在-120m和-150m標(biāo)高段，采空區(qū)范圍最大。再結(jié)合剖面對(duì)應(yīng)的平面位置，依次用一條光滑曲線(xiàn)連接起來(lái)，勾繪了兩個(gè)封閉區(qū)域（見(jiàn)圖1），就是本次CSAMT法推斷的丁蜀礦采空區(qū)范圍。

4 結(jié)論

通過(guò)此次CSAMT工作，依據(jù)反演電阻率異常的縱向分帶性，垂向上確定了三層地電結(jié)構(gòu)，建立地電模型，建立了礦區(qū)地層層位及采空區(qū)的物探解譯標(biāo)志。結(jié)合以前鉆孔及礦體開(kāi)采資料，先在斷面圖上，推斷了中間層（采空區(qū)）的頂、底界深度；再結(jié)合剖面平面位置圈定了采空區(qū)范圍，取得了良好的勘查效果。