可控源大地电磁法在地质灾害勘察中的应用研究

1、可控源大地电磁法在地质灾害勘察中的应用研究    基于石膏矿产的物性特征,根据断层(破碎带及含水裂隙)和矿体上覆的淋滤灰岩 富含水特性差异,在视电阻率曲线上呈现良导电的低电阻率反映,推断和解译矿体周围岩体 含水性分布情况及断层位置,取得了较好的地质效果。实践证明,可控源大地电磁法是一种 可靠的、理想的矿山地质灾害勘察物探手段。    论文关键字：               &

2、#160;                            在矿山生产和建设中,矿井水害是影响安全生产和建设的重大灾害之一,查明地下水灾害的 具体位置,可为矿山井下开拓及安全生产提供地质依据。目前物探技术手段在矿山地质灾害 探查中发挥着不同的作用,但受到各种方法技术条件所限,以往的物探方法都不能很好地解 决这个问题。近年来

3、,随着电子技术、计算机技术的发展,各种高精度数字式野外仪器不断 被开发利用,使得对地质灾害条件判断准确率大增,这其中频率域电磁法可控源大地电 磁法就是目前探测矿区地质灾害勘察较为有效的物探方法之一1-2。以含山某石 膏矿地质灾害勘察应用为例,说明其方法原理、应用研究内容及地质效果。 2008年3月18日,石膏矿在I22回风巷掘进过程中,迎头断面超前探孔(40mm)喷水,初始水量约400 m3/h,3月19日15:30水量达到3 00 0 m3/h,15:50水量超过10 000 m3/h,造 成 矿井淹井(见表1),经测算最大涌水量约19 200 m 3/h。矿井出水后,对地面石膏层上覆岩溶灰

4、岩T2d3长观孔进行了水位观测,发现水 位急速下降。表1 突水量变化特征表 时间3月18日20:3023:003月19日6:0010:0012:0013:5013:5515:3015:50出水水量/(m3h)04005508008501 2001 3503 000>10 000 I22回风巷位于矿井-400 m水平西翼,设计长度700 m,施工到 485 m时发生突水淹井,突水点位于I22回风巷迎头,距矿井西部F 2边界逆断层保护岩柱界限为260 m,上距离膏层顶界面210 m,下 距膏层底界面200m,周围无其它构造。 硬石膏矿体位于三叠系中统东马鞍山组中段(T2d2),上覆有东马鞍山

5、组上段(T2d 3)岩溶灰岩,层厚80220 m,该段灰岩溶洞、裂隙发育,富含水,连通性 极好。矿井出水后,F2断层附近部分民用水井干枯,局部地面下陷。下伏有东马鞍山组下 段(T2d1)灰岩,平均厚约120 m。通过导水构造导通,直接威胁矿井安全 生产。 根据已有资料揭示,该出水量变化特征与东马鞍山组上段岩溶灰岩含水层水位下降成正比, 结合出水量、水质、水压、水温等水 文地质资料分析认为,该突水水源为硬石膏矿体顶板T2d3灰岩水,其突水通道为膏体内 隐伏垂向导水构造。 鉴于上述情况,加上前期勘探程度低,特别是对边界大构造控制不严密,为确保矿井安全生 产,必须进行补充勘探,对矿区内F1正断层和F

6、2逆断层进行控制,同时尽量查明矿体内 部断裂构造和矿体覆盖层含水性分布形态。 1 探测区基本条件 矿区地面标高在1020 m,地表无大的水体,可耕地以水田居多,对不极化电 极 的安置及数据采集影响较大。同时由于勘探区位于陶厂镇周围,通讯和输电线路较多,工矿 企业的生产和居民用电等对磁场的观测带来影响。 本区地层位于扬子地层分区,六合巢湖地层小区。区内东南部被覆盖,西北部属基岩裸 露区。地层发育较全,从老到新有志留、泥盆系、石炭系、二迭系、三迭系、白垩系及第四 系,总沉积厚度大于3 120 m。 本区区域构造上处于下扬子地块北部,庐、巢、含逆冲推构造带前陆盆地北部边缘,主体构 造线方向为北东向。

7、勘察区为一经过改造的不完整的向斜断陷构造,直接受控于四条断层( 边界断层),北西、南东边界分别受控于两条斜切断层(F2、F1),南西、北东 边界分别受控于两条北西西向斜切断层(原耙齿山断层和F13断层)。断层使断块 大幅度断陷,且南东边界断层为向北西倾斜的走向正断层,北西边界断层为向北西倾斜的走 向逆断层,北东边界断层为向南西倾斜的斜切正断层,南西边界断层为向北东倾斜的斜切正 断层。 结合钻孔资料分析,白垩系为一套红色内陆碎屑沉积,下部为杂色砾岩,砾石成份以灰岩, 泥质灰岩为主,电性资料反映为中-低阻电性异常;石膏层反映为相对的中-高阻异常。