某矿区水文地质地球物理勘查技术

浅析某矿区水文地质地球物理勘查技术摘要：通过实例介绍了本文采用瞬变电磁法辅以直流电测深进行面积性工作，并在测区内干扰较强的高压线附近补充可控源音频大地电磁测深法，结合已知钻孔、地质资料及三维地震资料进行综合物探，成果丰富，效果明显，是一种较为理想且行之有效的物探方法，可为矿区的防治水及保障生产安全提供技术支持。关键词：水文地质；勘查方法；效果；应用abstract:throughexamplesusingthetransientelectromagneticmethodsupplementedbyelectricalsoundingareaofworkandastronghigh-voltagelinesneartheinterferenceinthesurveyareatocomplementthecontrolledsourceaudiomagnetotelluricsoundingmethod,combinedwiththeknowndrilling,geologicaldataand3dseismicdataintegratedgeophysicalresults,theeffectisobvious,isanidealandeffectivegeophysicalmethodforthepreventionandtreatmentofwaterandtheprotectionofproductionsafetyoftheminingareatoprovidetechnicalsupport.keywords:hydrogeology;explorationmethods;effect;application中图分类号：df793.5文献标识码：a文章编号：2095-2104（2012）1、矿区水文及地球物理特征开采中先后揭露了多条断层，未发生突水，说明区内断层不富水或富水性较弱。井田内陷落柱发育，从开采揭露的陷落柱看，一般不富水或富水性极弱。但断层、陷落柱一旦富水，可能形成基岩风化带水和奥陶系灰岩水通道，对矿井开采影响较大。勘探区属黄土丘陵地形，北二采区北部冲沟发育，局部基岩裸露，南部地形相对平坦，但村庄和建筑较多而密集，有贯穿南北的高压输电线路及水库，给施工带来困难；本区地层沉积序列稳定，岩层导电性差异和目的层特征明显，砂岩富水区和裂隙充水、断层破碎带含水将是明显的低阻异常，利用电法勘探在高阻围岩中寻找低阻地质体具有优势。各地层导电性差异明显，具有良好的中深部电法勘探地质条件，而浅、表层地电条件较差。2、勘查方法资料处理及成果结合本区的地质条件和邻区的工作经验，宜采用瞬变电磁法（tem）、直流电测深相结合的方法和可控源音频大地电磁测深（csamt）进行综合勘探，利用各种方法的特点进行优势互补，相辅相成，才能更好地完成矿区水文地质勘查的地质任务。2．1勘查方法及装置瞬变电磁法（tem）：瞬变电磁法体积效应小，异常响应形态简单，分层能力强，有较强穿透高阻覆盖层的能力，剖面测量和测深工作同时完成，提供了较多有用的地质信息。同时该方法对低阻反映灵敏，易于突出低弱的电阻率异常，划分本区的含水及富水区域。瞬变电磁法在野外观测时，若干扰较大，采取增加叠加次数或在时域、空域避开干扰等技术措施。其工作的点号、日期、现场观测数据及二次场衰减曲线均在现场核对无误后存盘，为室内处理确保数据无误。在施工过程中，要求线框的四角木桩由测量人员负责测定，打入木桩作为标志，以确保线框的面积，应对移动的测点和发射回线控制点的偏移情况做详细记录。对称四极电测深：电阻率测深法是在同一点上逐次扩大电极距，使探测深度逐渐加大，这样可得到观测点处沿垂直方向由浅到深的视电阻率变化情况。根据煤系地层顶界埋深约在400m左右，考虑地表流沙高阻对测深曲线控制基底深度的影响，最大极距选为2371m，采用1/8间隔的等比装置，比例系数ab/mn=10，总计28个极距。本次电法施工中，对供电和接收导线定期检查其完好程度及长度变化，对不符合规范要求的供电和接收导线，及时进行处理，使其满足规范要求。可控源音频大地电磁法（csamt）：此方法在0．25～8192hz的频率范围进行测量时，csamt法还可提供良好的深穿透能力，可从地表达到几千米的深度，还具有良好的横向分辨率。本次施工采用多个电场分量公用一个磁场分量的排列组合进行观测，磁探头一般安置在排列的中心点附近。接收电极使用不极化电极，电极间极差小于1mv，电极放置前清除坑中的石子、草根等杂物，并浇入适量的水，放入电极后用湿土埋实。磁探头使用与gdp-32仪器配套的高灵敏度谐波式传感器接收磁场信号，磁探头放置方向与mn垂直，且保持水平，其误差不大于±3°，野外使用水平尺和罗盘进行校准。使用仪器：瞬变电磁及可控源大地电磁法数据采集采用美国zonge公司研发的gdp-32ii电法工作站，信号发射采用其为该工作站配套的的ggt-10大功率发射机；直流电测深法使用仪器为重庆奔腾数控研究所生产的wdjd-3型多功能数字式直流电法仪。开工前首先进行仪器的标定及检查，以确保仪器工作正常；每天工作前严格进行仪器的同步校验，电极和磁棒布设后检测电道、磁道的接地电阻，以检查各导线连接是否牢固。2．2资料处理理及解释资料处理：①瞬变电磁法。野外采集的数据处理前，首先检查数据质量，剔除不合格数据，并对其进行编录，整理成专用数据处理软件所需要的顺序和格式，再对数据进行滤波，以滤除或压制干扰信号，恢复信号的变化规律，突出地质信息，再利用专用软件转换得到ρτ（t）（视电阻率）和hτ（t）（视深度）等参数，在此基础上，根据相关测量、地质和钻探等资料做必要的地形校正和高程校正等处理，最后绘制平面等值线图；②直流电法。将野外的原始数据经过整理、预处理及剔除各种干扰异常后，转换成相应绘图软件要求的格式，为后续的资料解释工作提供可靠的数据基础。室内将实测数据输入计算机后，根据野外记录情况对数据进行整理，并采用自编软件进行处理，绘制成实测视电阻率曲线，及根据实际点距情况转换成视电阻率等值线断面图文件格式，用surfer软件绘制成解释所需的图件；③可控源大地电磁法。在野外或室内把观测数据传输到计算机后，即可进行资料处理。csamt野外原始测量数据须经预处理后，才能进入下一步处理。预处理主要是检查原始数据的误差和噪声，并对其进行编辑，为反演处理做准备。资料解释：各种数据和图件构成了资料分析的素材，与已知资料综合分析推断解释才是最终目的，以ρs、hs为参数，构制了部分测线视电阻率断面图以及顺层视电阻率切片图，在各测线视电阻率断面图上可以看到沿测线断面方向上的视电阻率分布特性及电性异常，在视电阻率顺层切片图上可以看到目标层对应深度上的视电阻率分布特性及电性异常。解释中，首先分析已知钻孔资料与tem、直流电测深曲线的对应关系，总结出本区总的解释原则，再结合地震、地质、含水层视电阻率值的大小及层厚和埋深等因素，解释区内第四系、煤层顶底板富水性及奥陶系灰岩含水层的富水情况，划分、圈定富水异常区范围及对测区内断裂构造、陷落柱含水和导水性进行评价。