綜合物探法在礦山堤壩滲漏隱患探測(cè)中的應(yīng)用

胡啟超

（江蘇華東八一四地球物理勘查有限公司，江蘇 南京 210007）

受到壩體及壩基所在地質(zhì)環(huán)境和水文條件等因素影響，堤壩滲漏已經(jīng)成為礦山工程開采中破壞程度較大的地質(zhì)災(zāi)害。在實(shí)際工程施工過(guò)程中，在對(duì)壩體和壩基滲漏問題處理之前，需要結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)施工體滲漏情況進(jìn)行判斷，其中包含滲透量、滲透影響程度等。

結(jié)合當(dāng)前我國(guó)測(cè)量滲透情況得知，一般采取多種探測(cè)方法，如鉆孔取樣、人工巡查等，但是這些方法在對(duì)礦山堤壩滲漏隱患探測(cè)過(guò)程中，并不能保證探測(cè)結(jié)果的真實(shí)性和精準(zhǔn)性。因?yàn)槲锾椒椒ㄗ陨砭哂卸嘟庑蕴攸c(diǎn)，并且單一的物探方法容易受到地質(zhì)等因素影響，無(wú)法將工程實(shí)際中存在的問題進(jìn)行處理，精準(zhǔn)度將不能保證。而通過(guò)采取綜合網(wǎng)物探方法，其具有高精度、高效率等特點(diǎn)，可以有效避免上述問題出現(xiàn)，已經(jīng)成為礦山勘探中廣泛采用的一種方法，在礦山勘探中起到重要作用。

1 綜合物探法基本概述

綜合物探法也就是在兩種或者多種物探技術(shù)的配合下，對(duì)相同礦山工程同一區(qū)域進(jìn)行勘探，分析測(cè)量獲取的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，最終得出相應(yīng)結(jié)論。在礦山勘探過(guò)程中，秉持的原則在于：結(jié)合礦山實(shí)際情況，做好勘探區(qū)域各項(xiàng)數(shù)據(jù)采集工作，對(duì)收集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，到工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察，確定最終勘探方法[1]。

在組合中，需要選擇不同物性參數(shù)的物探方法，并將這些物探技術(shù)進(jìn)行綜合，讓勘探結(jié)果具有多元化特點(diǎn)，可以從不同角度出發(fā)，獲取精準(zhǔn)的勘探信息。與此同時(shí)，探測(cè)深度需要按照“深淺結(jié)合”的要求，也就是選擇探測(cè)精度高和深度低的方法進(jìn)行組合搭配，或者采用探測(cè)精度低與深度高的方法進(jìn)行結(jié)合，這樣能夠讓探測(cè)結(jié)果更加多樣和全面，對(duì)礦山現(xiàn)場(chǎng)情況有深入地了解，獲取精準(zhǔn)的勘探結(jié)果。由此可見，綜合物探能夠有效改善地質(zhì)解釋精度，提高物探質(zhì)量。

2 探測(cè)方法原理及特點(diǎn)

2.1 高密度電法

高密度電法作為一種電測(cè)法融入電剖面法的新型探測(cè)技術(shù)。

首先，在高密度電法的作用下，可以對(duì)礦山堤壩存在的安全問題進(jìn)行測(cè)量，并判斷安全隱患具體出現(xiàn)位置和規(guī)模，在某種程度上能夠展現(xiàn)出一定深度范疇下電剖面特點(diǎn)，有效處理傳統(tǒng)電阻率法監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量少、理論依據(jù)不具有說(shuō)服力的現(xiàn)象[2]。

在使用高密度電法過(guò)程中，通過(guò)A、B電極對(duì)地下進(jìn)行供電，測(cè)量M、N電極電位差△U，從而計(jì)算出該點(diǎn)的視電阻率值：

根據(jù)上述公式可以得知，K主要和電極幾何分布有著直接關(guān)聯(lián)，通過(guò)四極裝置來(lái)測(cè)量巖石電阻率時(shí)，O表示的電極A、B和電極M、N的中心位置，如a=OA=OB=AB/2，b=OM=ON=MN/2，則 ：

在壩體分布比較均勻的環(huán)境下，由于壩體下放含水量比較大，并且表面比較干燥，視電阻率等值線呈現(xiàn)出層狀分布狀態(tài)，從地表朝著下方位置變化。如果壩體自身含有一定裂縫問題，或者存在污染滲透現(xiàn)象，電阻率將會(huì)呈現(xiàn)出不均勻分布狀態(tài)，形成高阻值。

基于此，結(jié)合探測(cè)的實(shí)際電阻率剖面，實(shí)現(xiàn)電阻率分析、計(jì)算，從而獲取地層電阻率分布信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山堤壩安全隱患的勘查，給礦山企業(yè)順利開展礦產(chǎn)開采工作提供安全的環(huán)境，減少不必要安全問題出現(xiàn)，提供技術(shù)指導(dǎo)[3]。

2.2 探地雷達(dá)法

探地雷達(dá)技術(shù)也就是在高頻電磁波和寬頻短脈沖技術(shù)的基礎(chǔ)上形成的一種現(xiàn)代化勘探技術(shù)，首先需要把天線T接入到地下，經(jīng)過(guò)目標(biāo)體反射已經(jīng)到達(dá)蒂表層，由天線R接收。電磁波介質(zhì)傳輸中，電磁波強(qiáng)度和波形將會(huì)受到介質(zhì)電性變化而產(chǎn)生一定變化，所以，結(jié)合天線R接收的相關(guān)信息和波形，可以精準(zhǔn)識(shí)別并判斷介質(zhì)基本結(jié)構(gòu)狀態(tài)。

2.3 淺層地震反射法

淺層地震反射法工作原理在于，根據(jù)物理和地理相關(guān)知識(shí)，引導(dǎo)淺層地表出現(xiàn)輕微振動(dòng)現(xiàn)象，根據(jù)振動(dòng)幅度和波頻等信息，對(duì)地質(zhì)組成成分進(jìn)行檢測(cè)和分析，之后獲得比較真實(shí)的工程基礎(chǔ)勘探信息。

在淺層地表振動(dòng)勘測(cè)過(guò)程中，需要采用爆破等人工處理方法實(shí)現(xiàn)工程勘探，從而獲取比較精準(zhǔn)的勘探數(shù)據(jù)，可以真實(shí)地展現(xiàn)出地下及地面狀態(tài)，給工程施工方案制定提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。結(jié)合以往工程案例，對(duì)基巖埋設(shè)深度和地質(zhì)密度情況進(jìn)行勘察，在一些淺層地表振動(dòng)勘測(cè)中能夠獲取理想工作效果[4]。

3 探測(cè)成果

在本次實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中，主要采取DUK-2A型高密度電測(cè)法技術(shù)，其中，供電電壓設(shè)置為52v，電極數(shù)量控制在40個(gè)左右。

在試驗(yàn)過(guò)程中，采用的探地雷達(dá)配有100MH天線的LTD-2000型探地雷達(dá)，運(yùn)行方式則是以連續(xù)掃描形式展開，采樣點(diǎn)數(shù)控制在1500左右，采樣速度控制在15/S左右，電測(cè)之間的距離是0.5m/點(diǎn)，采樣長(zhǎng)度控制在750ns。高密度電法視電阻率斷面圖如圖1所示。

圖1 高密度電法視電阻率斷面圖

結(jié)合高密度電法視電阻率斷面圖可以得知，在測(cè)線50m位置時(shí)，深度在20m以及100m位置處，電阻率一般在25Ω·m左右，具體展現(xiàn)在地電阻率區(qū)域，能夠具體推算出該區(qū)域是礦山堤壩比較容易發(fā)生滲透問題的區(qū)域，其中測(cè)線在71m左右，深度在20m和100m位置時(shí)，有兩個(gè)電阻值比較低的區(qū)域，所以，可以具體推斷出礦山堤壩滲透問題超出現(xiàn)的具體位置。

結(jié)合雷達(dá)分布情況導(dǎo)致，壩體表面雷達(dá)反射波具有同軸持續(xù)反射的特性，并且頻率比較單一。雷達(dá)測(cè)線90m位置，在某種程度上含有雷達(dá)反射面，由此可以判斷出礦山堤壩滲透區(qū)域和滲透管道產(chǎn)生的反射波，測(cè)線解釋獲取的物探結(jié)果[5]。物探結(jié)果見表1。

表1 物探結(jié)果

4 結(jié)論與建議

（1）在探地雷達(dá)技術(shù)和高密度電法技術(shù)的作用下，對(duì)礦山堤壩中出現(xiàn)的各種安全隱患問題進(jìn)行勘察，對(duì)礦山堤壩含沙量進(jìn)行評(píng)估，對(duì)一些含沙量好且土地松軟的區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)勘查。對(duì)于淺層位置，只要對(duì)分辨率比較高的區(qū)域進(jìn)行探測(cè)；探地雷達(dá)技術(shù)一般適合應(yīng)用在礦山堤壩安全隱患比較具體的區(qū)域，可以探測(cè)出和填筑材料差異性比較顯著的異常體。通過(guò)這兩種現(xiàn)代化勘探技術(shù)，相互作用和影響，從而有效提高礦山堤壩滲透安全隱患檢測(cè)結(jié)果的真實(shí)性和精準(zhǔn)性。

（2）根據(jù)物探勘測(cè)結(jié)果可以得知，滲透區(qū)域主要分布在礦山堤壩主體位置，部分分布在壩體基層位置，并且分布范疇比較廣泛，滲透區(qū)域比較明顯，且部分壩體呈現(xiàn)出孔洞狀態(tài)。

（3）由于壩體自身壓實(shí)度比較低，并且壩體地基防滲透能力不強(qiáng)，酸性比較大，使得壩體滲透問題頻繁出現(xiàn)。尤其是酸性水腐蝕，在金屬礦山中比較普遍，希望可以通過(guò)同行業(yè)之間的探究分析，一同處理該方面的問題，從而提升礦山堤壩安全隱患檢測(cè)和處理水平。