超級高密度電法在新疆某礦區(qū)富水性評價應(yīng)用研究

周桃生

(中煤科工集團重慶研究院有限公司，重慶 400039)

1 礦井水文地質(zhì)特征

礦區(qū)總體為一寬緩的向斜構(gòu)造即捷斯德里克向斜，該向斜呈近東西向展布，向東傾伏、向西翹起，地層北翼陡，南翼緩。礦區(qū)位于該向斜南翼，地層走向近東西，傾向北，為一簡單單斜構(gòu)造。礦區(qū)內(nèi)地表大部分被淺紅色、褐紅色、黑褐色燒變巖所覆蓋，基巖裸露，植被稀少，地表排泄條件良好。礦區(qū)內(nèi)無常年性地表水系，均為季節(jié)性沖溝，沖溝僅春季冰雪融化期和夏秋兩季暴雨期才形成短暫水流。礦井含水層主要有第四系全新統(tǒng)沖、洪積砂礫石層孔隙潛水含水層，侏羅系下統(tǒng)阿合組透水層，燒變巖含水層，侏羅系下統(tǒng)塔里奇克組孔隙、裂隙承壓含水層。礦井隔水層主要有侏羅系下統(tǒng)塔里奇克下段隔水層，三疊系上統(tǒng)黃山街組隔水層。礦井充水因素分析主要有地表水與潛水及各含水層之間的水力聯(lián)系，火燒區(qū)含水層與地表水及潛水的水力聯(lián)系，老窯采空區(qū)積水賦存[1]。

2 超級高密度電法資料處理

對質(zhì)量合格的數(shù)據(jù)進行處理和分析，是全部工作的中心環(huán)節(jié)，分為資料整理、資料處理、資料分析、地質(zhì)推斷等過程。資料處理是能否解決地質(zhì)問題的關(guān)鍵，針對本區(qū)地質(zhì)任務(wù)，按如下流程對資料進行處理解釋。原始數(shù)據(jù)經(jīng)過編輯后，再進入下一步處理，超級高密度電法的解釋工作與處理工作同步展開。通過對已知段物探成果的分析研究，總結(jié)出測區(qū)內(nèi)富水采空區(qū)段的地球物理特征，根據(jù)該特征確定物探異常解釋原則，在此基礎(chǔ)上對其他物探剖面及異常區(qū)進行解釋工作。

3 超級高密度電法資料的解釋依據(jù)

地質(zhì)異常體的劃分依據(jù)是視電阻率的高低，但引起視電阻率變化的因素是多種多樣的，因此劃分的地質(zhì)異常體或異常帶嚴格意義上講是視電阻率變化反映的異常區(qū)，而劃分的異常區(qū)也要結(jié)合電性特征與地質(zhì)情況綜合分析，不能離開具體的地電環(huán)境。

通常情況下采空區(qū)的視電阻率異常有高電阻異常與低電阻異常兩種：①當勘探區(qū)下面形成一個有一定規(guī)模的空間，因干燥空氣的填充，電阻率表現(xiàn)為高阻反映，從而推斷為高視電阻率異常區(qū)；②采空區(qū)內(nèi)有采空積水或出現(xiàn)采空塌陷，地表水向采空區(qū)內(nèi)滲漏，此時采空區(qū)的視電阻率會隨積水的增加而下降，表現(xiàn)為低視電阻率異常反映。無論高阻和低阻異常，其電性表現(xiàn)均為橫向地層走向上引起的不均勻變化特點，這也符合地層沉積規(guī)律[2]。

電法勘探是體積勘探，但由于電法觀測到的視電阻率的變化與巖體、裂隙區(qū)、充水裂隙區(qū)等地質(zhì)體的分布有直接關(guān)系，所以通過判斷和分析斷面內(nèi)視電阻率異常的高低及形態(tài)分布，就可得出相關(guān)異常地質(zhì)體的大致形態(tài)[3]。

當采空區(qū)或裂隙帶充水時，導(dǎo)電性加強，在電法剖面圖上表現(xiàn)為局部高電導(dǎo)低電阻異常，視電阻率等值線上表現(xiàn)為“高—低—高”或圈閉狀低阻異常。

4 典型成果斷面分析

4.1 22號測線成果圖分析

22線視電阻率等值線斷面圖見圖1。

從圖1可以看出：在下10號煤層測線大樁號深部的富水性大于小樁號富水性，下5號煤層露頭燒變巖附近的視電阻率值一般較高，其富水性較弱；在測線中部標高+1 800 m存在不均勻的含水體分布；

下10煤在大號樁露頭附近存在燒變巖含水區(qū)。

在樁號100～536 m、標高+1 700～+1 800 m推測為燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段；在樁號1 000～1 177 m、標高+1 720～+1 820 m推測為采空富水區(qū)；在樁號1 200～1 248 m、標高+1 820～+1 870 m推測為下10煤燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段。

4.2 31號測線成果圖分析

從31線視電阻率等值線斷面圖(見圖2)可以看出：在下10號煤層測線大樁號深部的富水性大于小樁號富水性，下5號煤層露頭燒變巖附近的視電阻率值一般較高，其富水性較弱；在測線中部標高+1 800 m存在不均勻的含水體分布；下10煤在大號樁露頭附近存在燒變巖含水區(qū)。

圖2 31線視電阻率等值線斷面

在樁號96～320 m、標高+1 700～+1 770 m推測為采空富水區(qū)；在樁號1 000～1 192 m、標高+1 700～+1 800 m推測為采空富水區(qū)；在樁號720～856 m推測為燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段。

綜合分析22線、31線典型斷面的物性特征有以下特點：1)測線下10號煤層在大樁號富水性強于小樁號富水性；2)下10號煤層露頭存在不均勻的燒變巖含水區(qū)；3)下5煤的燒變巖的視電阻率值一般較大；4)測線中部在標高+1800存在不均勻的裂隙含水區(qū)。

5 各煤層切片地質(zhì)成果及水力聯(lián)系分析

通過對下10煤、下5煤煤層賦水異常的梳理(見圖3)，下10煤層物探共推測出燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段22個、采空富水區(qū)7個；下5煤層物探共推測出燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段35個。其中部分賦水異常區(qū)之間存在一定的水力聯(lián)系，通過分析及總結(jié)，現(xiàn)將主要富水異常區(qū)間的水力聯(lián)系統(tǒng)計如下。

圖3 榆樹泉煤礦下10煤、下5煤充水性圖

1)下10煤主要賦水異常間的水力聯(lián)系

S10-15～S10-18燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段與C10-5采空富水區(qū)有較好的水力聯(lián)系，礦方應(yīng)特別注意；C10-5采空富水區(qū)與S10-7～S10-11燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段也存在較好的水力聯(lián)系；S10-22燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段與S10-15、S10-6燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段存在較好的水力聯(lián)系；特別應(yīng)注意S10-22燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段與S10-15燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段間的水力聯(lián)系；C10-6采空富水區(qū)與S10-13、S10-14燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段存在水力聯(lián)系，礦方應(yīng)特別注意；S10-5燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段與S10-6燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段、C10-4采空富水區(qū)也存在水力聯(lián)系。

2)下10及下5煤主要燒變巖或裂隙、破碎帶賦水異常之間的水力聯(lián)系統(tǒng)計

S10-4燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段與S5-3燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段存在較好的水力聯(lián)系，礦方應(yīng)特別注意；S5-34、S5-35燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段、破碎帶富水段、S5-17、S5-18燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段之間存在較好的水力聯(lián)系，礦方應(yīng)特別注意；S10-17燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段、破碎帶富水段、S5-23燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段間存在較好的水力聯(lián)系；S10-18燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段與S7-19、破碎帶富水段、S5-26燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段間存在較好的水力聯(lián)系；S10-12燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段L7-28燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段間存在水力聯(lián)系；S10-13燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段區(qū)、S5-30、S5-31燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段間存在水力聯(lián)系；S10-14燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段、S5-33、S5-32燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段間存在水力聯(lián)系。

6 結(jié) 語

下10煤層富水區(qū)與其他煤層富水區(qū)之間存在水力聯(lián)系，礦方在施工過程中對這一現(xiàn)象應(yīng)引起足夠的重視；礦方應(yīng)特別注意下10煤層中采空富水區(qū)與裂隙富水區(qū)之間的水力聯(lián)系。S10-15～S10-18燒變巖富水區(qū)或裂隙、破碎帶富水段與C10-5采空富水區(qū)有較好的水力聯(lián)系,為礦方下一步的生產(chǎn)提供了依據(jù)。