綜合物探技術(shù)在勘查礦區(qū)水文地質(zhì)中的應(yīng)用

近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)工業(yè)、建筑業(yè)等開始大力發(fā)展，對(duì)能源的開采逐漸增加，出現(xiàn)了全球性的能源缺乏，給煤炭的開發(fā)帶來良好的發(fā)展空間。但在大量開發(fā)煤炭的同時(shí)，需求先進(jìn)的技術(shù)來支持這項(xiàng)事業(yè)。因此，調(diào)查好影響煤礦安全的水文地質(zhì)是極為重要的，也是當(dāng)今煤炭事業(yè)發(fā)展對(duì)勘查技術(shù)的一個(gè)挑戰(zhàn)。綜合物探技術(shù)的運(yùn)用能夠有效的提高礦區(qū)的安全質(zhì)量，防止礦區(qū)的水害發(fā)生，開始普遍的推廣和應(yīng)用。

一、綜合物探技術(shù)的物探方法和原理

（一）瞬變電磁法

順便電磁法師較為常用的物探方法，它是指利用沒有接地的回線來向地下發(fā)送脈沖磁場(chǎng)，并在脈沖磁場(chǎng)間歇的期間使用另一條回線來接收地下的感應(yīng)。這種感應(yīng)可以隨著時(shí)間發(fā)生變化，主要是由地下受到刺激的地質(zhì)體的渦流產(chǎn)生的。它的工作原理圖如下所示（圖1）：

（二）直流電法

在直流電法中，最為常用且發(fā)展較早的是激發(fā)極化測(cè)深法，這種探測(cè)法由于應(yīng)用時(shí)間很早，已經(jīng)發(fā)展得較為成熟。它的基本原理是利用接地電極（通常為一對(duì)）將電流引到地面，并在同一個(gè)測(cè)點(diǎn)上逐漸擴(kuò)大電極之間的距離，通過另一對(duì)接地的電極觀察地質(zhì)中的電位，計(jì)算電位差，再計(jì)算得出的視電阻率和極化率的變化情況。這種方法相對(duì)于順便電磁閥較為復(fù)雜，容易出現(xiàn)誤差。

二、綜合物探技術(shù)在勘查礦區(qū)水文地質(zhì)中的應(yīng)用

（一）物探資料的分析方法解釋

剛剛采集的資料需要經(jīng)過整理和處理才能進(jìn)行分析，在經(jīng)過處理后，可以采用多種分析方法來進(jìn)行解釋。主要方法有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析法、衰減曲線類型分析及縱橫向?qū)Ρ确治龅取?/p>

1.數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析法

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析主要是指分析測(cè)量的數(shù)據(jù)，再進(jìn)行解釋。一般情況下，解釋的基線標(biāo)準(zhǔn)要確定好，劃分出正常和異常區(qū)域，再對(duì)異常區(qū)域進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)主要是對(duì)每個(gè)測(cè)到電壓的極限值和中間值進(jìn)行測(cè)量，再將測(cè)量的值進(jìn)行計(jì)算，找到平均值和偏差值，以平均值作為基線確定其正常區(qū)和異常區(qū)（在電壓平面圖和多測(cè)道剖面圖之上）。隨后將電壓值分為幾個(gè)等級(jí)，劃分出煤層的區(qū)域，如采空區(qū)、采空積水區(qū)和未采區(qū)等。

2.衰減曲線類型分析法

在不同的水文地質(zhì)勘查中，出現(xiàn)的衰減曲線類型不同，因此在進(jìn)行勘查時(shí)，可以根據(jù)曲線的類型來確定水文地質(zhì)特征，了解當(dāng)?shù)氐牡貙幼兓闆r。例如，以江西的棠普煤礦某一測(cè)點(diǎn)處為例。這一測(cè)點(diǎn)的衰減曲線類型有兩種：即曲線的中間部分衰減較慢、曲線從中間部位開始衰減較快。前一種曲線衰減類型主要是測(cè)點(diǎn)處地層的電阻率較低，而后一種主要是地層的電阻率較高。從以上結(jié)論可以看出，未采區(qū)、采空區(qū)和采空積水區(qū)有著一定的差別。

3.縱橫向?qū)Ρ确治龇?/p>

橫縱向?qū)Ρ确治鲋饕运沧冸姶哦鄿y(cè)道電壓剖面和等電壓平面圖分析，從多測(cè)道電壓剖面的曲線異常形態(tài)分析采空區(qū)和未采區(qū)的位置，同時(shí)，結(jié)合擬視電阻率斷面圖確定采空區(qū)的深度，從不同測(cè)道等電壓平面圖的異常形態(tài)分析采空區(qū)和未采區(qū)的范圍，綜合對(duì)比兩種分析解釋的結(jié)果，使解釋結(jié)論更趨于實(shí)際。等視電阻率斷面是研究沿測(cè)線方向斷面上ρs值的變化，它能比較詳細(xì)和清楚地反映地下構(gòu)造特征和各種地質(zhì)現(xiàn)象，等ρs斷面圖是電測(cè)深定性圖件中最重要的一種，是解釋中不可缺少的圖件之一。等視電阻率斷面圖上的等值線的變化反映了斷面地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)和各種地質(zhì)現(xiàn)象，如背斜、向斜、斷層、采空區(qū)、陷落柱及深淺層構(gòu)造關(guān)系，同時(shí)，從圖中可以看出巖層的缺失、新地層的出現(xiàn)，以及地層巖性橫向、縱向變化等地質(zhì)現(xiàn)象。

（二）實(shí)例分析

在使用綜合物探技術(shù)來勘查礦區(qū)水文地質(zhì)的時(shí)候，首先要布置好測(cè)線和測(cè)點(diǎn)，選擇適合的物探方法來進(jìn)行勘查。在多測(cè)道電壓剖面圖上（圖2），中、晚期測(cè)道曲線出現(xiàn)3處高值異常，分別為9—10號(hào)點(diǎn)、31—35號(hào)點(diǎn)、61—62號(hào)點(diǎn)，異常幅度較大。視電阻率擬斷面圖上，標(biāo)高1450米左右，31號(hào)～35號(hào)點(diǎn)等值線的阻值較低，為煤層采空區(qū)積水的反映，結(jié)合調(diào)查的煤礦采空資料綜合分析認(rèn)為，9—10號(hào)點(diǎn)的高值異常為地面鐵磁物質(zhì)干擾所致，31—32號(hào)點(diǎn)、61—62號(hào)點(diǎn)的異常為采空積水的反應(yīng)。

三、結(jié)語

在礦區(qū)水文地質(zhì)勘查中，綜合物探技術(shù)的運(yùn)用可以有效勘查出相關(guān)的地質(zhì)狀況。文章通過對(duì)綜合物探技術(shù)的分析，推斷出工作區(qū)內(nèi)采空區(qū)和采空積水區(qū)的位置、范圍等，對(duì)斷層的導(dǎo)水性、含水量等有了一定的了解，為礦區(qū)的水害防治提供了相應(yīng)的措施。

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作者簡(jiǎn)介：黃明光，江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六三大隊(duì)。