天然电场选频法与EH4大地电磁测深法综合探测导水通道.pdf
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1、天然电场选频法与E H 4大地电磁测深法综合探测导水通道李开1,2,3,杨柱1,2,3,高超1,2,3,容龄聪1,2,3(1.长沙矿山研究院有限责任公司,湖南 长沙 4 1 0 0 1 2;2.国家金属采矿工程技术研究中心,湖南 长沙 4 1 0 0 1 2;3.湖南省矿山地质灾害防治与环境再造工程技术研究中心,湖南 长沙 4 1 0 0 1 2)摘 要:矿井水害对矿井的安全生产具有极大的危害性。查明导水通道的埋深和空间分布规律,可为水害防治工作提供科学依据。采用天然电场选频法和E H 4音频大地电磁测深法开展导水通道探测研究其空间分布情况。通过数据采集、资料处理、异常推断解释及钻探验证等研究
2、过程,验证了天然电场选频法和E H 4音频大地电磁测深法在导水通道探测中的有效性。实践应用表明,天然电场选频法剖面曲线的低电位异常可以有效指导钻孔平面位置的布设。关键词:金属矿山;导水通道;物探方法组合;天然电场选频法;E H 4音频大地电磁测深法0 引言矿井水害是威胁矿井生产的5大灾害之一1。地下水的涌出制约着地下工程安全生产,矿井涌水不仅给井建、巷道掘进以及机电设备的管理带来困难,严重时还可能造成淹井事故和人员伤亡2。查明导水通道是水害防治工作的关键。如何提高导水通道的探查和识别的准确性也是矿山安全生产研究的热点3。因此,对于很多岩溶大水矿山而言,查明主要导水通道的分布范围,利用可行的工程
3、措施进行封堵,是避免造成井下突水和保证矿井安全生产的重要措施4。目前判断地下水运移路径的常用方法有地质钻探法、地球物理勘探法、巷道探测法、水动力场法、水化学分析法、现场试验法5。目前探查导水通道常用的地球物理方法有:三维地震、瞬变电磁、大地电磁、核磁共振6。本文结合实际工程水文地质条件,选取天然电场选频法和E H 4音频大地电磁测深方法对铜绿山铜铁矿前期在北沿边界开展的防治水工程效果进行评估,寻查隐藏的主要危险因素及有害程度,提出鲤泥湖矿淹井后隐藏水患防治的安全对策和措施,为铜绿山铜铁矿后续预防北部水患和安全生产提供参考依据。1 研究区工程地质概况大冶市铜绿山铜铁矿区位于淮阳山字型构造的前弧西
4、翼,大冶复式向斜南翼次一级褶皱 鹿耳山背斜的北翼。矿区地势南高北低,按相对高度可将本区分为低山、丘陵残丘和湖盆地7。低山区位于测区东南部的马叫至鹿耳山一带,丘陵残丘区介于低山和大冶湖之间和大冶湖北岸,盆地位于测区北部的大冶湖区,西起下袁,东至大冶城关。地表被第四系坡积、冲积和人工堆积物覆盖。海拔标高为1 4.56 6 0.1 0m。矿区最低侵蚀基准面标高为1 4.5 7m。矿区内主要岩性为页岩,灰岩、其次为砂岩和砾岩;矿区内地层主要有三叠系下统大冶组、三叠系中下统嘉陵江组、白垩系下统大寺组和第四系8。含水层分为浅部含水层和深部含水层。浅部含水层主要有第四系孔隙含水层,岩浆岩风化裂隙、裂隙含水层
5、以及构造破碎带含水体,三叠系嘉陵江组、大冶组大理岩溶蚀裂隙含水层,深部含水层主要有三叠系嘉陵江组、大冶组大理岩溶蚀裂隙含水层、矽卡岩弱裂隙含水层。隔水层为岩浆岩及致密矿体隔水体、矽卡岩隔水层9。2 物探方法根据工作区的实际情况和要求,本次选用了天然电场选频法和E H 4音频大地电磁探测法。2.1 天然电场选频法天然电场选频法以岩矿石电性差异为基础,通过测量大地电磁场在地表产生的电场水平分量,来研究地下地电断面的电性变化,解决地质问题的一I S S N1 6 7 1 2 9 0 0C N4 3 1 3 4 7/T D采矿技术 第2 3卷 第3期M i n i n gT e c h n o l o
6、 g y,V o l.2 3,N o.32 0 2 3年5月M a y.2 0 2 3种交流电勘探方法1 0。现场施工设备轻便,操作简单,工作效率高,受电磁干扰、地形起伏和植被发育的影响较小1 1。2.2 E H 4音频大地电磁测深法E H 4音频大地电磁测深法是利用音频大地电磁场作为场源来测定地下目标体的电性参数,并通过研究地电断面的变化来了解地质构造的勘探方法1 2。E H 4可获得高分辨率的电阻率成像,能探测隐伏断层、破碎带及侵入 接触带的位置、产状、性质,能够测定覆盖层厚度、确定基岩面形态,探测地层构造、松散层厚度和岩性结构1 3。3 探测结果分析与钻孔验证3.1 天然电场选频法探测资
7、料解释3.1.1 N 1测线解释N 1线的探测结果如图1所示,在里程为2 04 3 0m,异常标高为0m以下,向下未封闭,异常为不规则低阻,推断异常为矿体或矿化或含水破碎岩石。在 里 程 为5 1 06 5 0 m时,异 常 标 高 为-1 5 0-2 5 0m,为似矩形低阻异常,推断异常为封堵的巷道。在里程为7 1 08 2 0m时,异常标高为-2 7 0-1 5 0m,为马鞍形低阻异常,推断异常为充水巷道。图1 N 1线选频法勘探成果3.1.2 N 2测线解释N 2线的探测结果如图2所示,在里程为5 02 1 0m时,异常标高为-3 0-7 0m,为不规则低阻异常,推测异常为矿体或含水破碎
8、岩石。在里程为0 3 0 0m时,异常标高为-4 0m以下,为不规则低阻异常,推测异常为矿体或含水破碎岩石。在里程为2 9 0 4 5 5m时,异常标高为-1 3 0-2 1 0m,为不规则低阻异常,推测异常为矿体或含水破碎岩石。在里程为5 6 55 7 5m时,异常标高为-1 8 0-2 0 0m,为椭圆形低阻异常,推测异常为巷道含水。里程 为5 3 06 7 0 m时,异 常 标 高 为-1 2 0-2 2 0m,为条带形低阻异常,推断异常为未知充水空洞或破碎带。在里程为7 3 0 7 8 0m时,异常标高为-1 2 0-2 4 0m,为条带型低阻异常,推断异常为浆液充填不密实充水巷道。在
9、里程为8 5 08 7 0m时,异常标高为-2 4 0-1 6 0m,为垂直条带形低阻异常,推断异常为充水巷道。3.1.3 N 3测线解释N 3线的探测结果如图3所示,天然电场选频法测量点点距为5m,里程取01 0 6 0m。由图3可知,存在5个低阻异常。在里程为03 7 0m时,异常标高为-1 2 0m以下,为向下未封闭不规则低阻异常,推测为矿体或矿化或含水破碎岩石。在里程为6 0 2 9 0m时,异常标高为-1 0-4 0m,为不规则低阻异常,推测为矿体或矿化或含水破碎岩石。在里程为5 3 05 5 0 m时,异常标高为-1 8 0-2 2 0m,为闭合椭圆形低阻异常,推测为-2 0 5m
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