水文物探在探測老窯水及構造導含水的應用效果

1、摘要: 在煤礦生產和建設中，水害是影響煤礦安全生產和建設的重大災害之一，特別是老窯水、構造及陷落柱導含水，對煤礦安全生產構成極大威脅，.查明上述問題，是物探技術人員面前的一個難題，介紹了在不同地區(qū)、不同地質條件下，分列采用瞬變電磁法、可控源音頻大地電磁法探測老窯水及構造、陷落柱導含水情況的成功經驗，效果良好。關鍵詞：老窯水;瞬變電磁:可控源音頻大地電磁在煤礦生產和建設中.水害是影響煤礦安全生產和建設的重大災害之一。特別是老窯水、構造及陷落柱導含水對煤礦安全生產構成極大威脅，另外小煤窯無序開采.越界開采，造成民用建筑物裂縫等問題日益突出.查明老窯水及采空區(qū)的具體位盆，確定構造、陷落柱的富水性，為

2、煤礦井下開拓及安全生產提供地質依據，這個問題已經擺在物探技術人員的面前.通過筆者多年的實踐經驗及方法對比試驗，認為解決上述問題，.探測目的層埋深在500 m以淺采用瞬變電磁法為首選物探方法，探測目的層埋深超過500 m,采用可控源音頻大地電磁法為首選物探方法.筆者用這兩種勘探方法在解決上述問題時取得了較好的地質效果。1兩種勘探方法（TEM法)瞬變電磁法(TEM法)屬于時間域電磁感應法，它利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)送一次脈沖場，在一次脈沖磁場間歇期間利用回線或電偶極接收二次場，該二次場是由地下良導地質體受激勵引起的渦流所產生的非穩(wěn)電磁場.根據二次場衰減曲線的特征，就可以判斷地下地質體的電性

3、、規(guī)模、產狀等。由于該方法是純二次場測量，故與普通電法助探相比，具有對低阻地質體反應靈敏，縱橫向分辨率高， 勘探深度大，工作效率高等優(yōu)勢。（CSAMT法）可控源音頻大地電磁法是以有限長接地導線為場源。在距偶極中心一定距離(r)處同時觀測電、磁場參數的一種電磁測深方法.該方法是20世紀80年代末才興起的一種地球物理新技術，它基于電磁波傳播理論和麥克斯韋方程組導出的水平電偶極源2應用效果 近十多年來，瞬變電磁法在探測老窯水、構造及陷落柱導含水等方面得到長足的發(fā)展.原因是老窯采空積水后及構造、陷落柱富水其電阻率值比圍巖的電阻率值明顯降低，而瞬變電磁法對低阻體反映非常靈敏，為該方法的實施提供了良好的物

4、性條件。 下面是筆者采用瞬變電磁法在煤礦防治水中應用的幾個例子. 例1河北某煤礦醫(yī)院位于井田邊界附近，其北部曾有多個小煤窯生產。由于老窯的無序亂采，致使該醫(yī)院地面、堵體出現大范圍裂縫，房屋安全面臨嚴重威脅，醫(yī)院上級領導對此十分重視，為了采取安全措施，急需查明該醫(yī)院北部老窯采空區(qū)位置及范圍，受其委托，河北省煤田地質局物測地質隊承擔了查明該醫(yī)院附近老窯采空區(qū)賦存范圍的電法勘探任務。筆者采用瞬變電磁法進行勘探工作，采用同點裝置的中心探頭回線工作方式進行野精圓圈定范圍。圖I為其中的兩條勘探線，老窯采空積水后其電阻率值比圍巖的電阻率值明顯降低，低阻異常電性特征非常明顯，該解釋成果與野外地面、墻體出現裂縫

5、位置非常吻合，電法勘探成果得到甲方的高度評價。例2 河北省某國營煤礦地處太行山東麓丘陵區(qū)，地表起伏不平，沖溝發(fā)育，五六采區(qū)內還有幾個較大村莊，給工程布置和殲外施工帶來極大困難.根據五六采區(qū)地質任務及復雜的水文地質條件，選用三維地震和瞬變電磁法進行水文綜合勘探。利用三維地震查明落差大于5m以上斷層的產狀及直徑大于20 m以上的陷落柱，瞬變電磁法查明各大煤層頂底板、斷層、陷落柱的富水性及奧灰頂面以下50 m巖溶發(fā)育程度、老窯采空區(qū)范圍。通過水文綜合勘探，可以說瞬變電磁法與三維地震在該區(qū)實現了最佳科學組合。瞬變電磁數據通過精細資料處理、分析解釋，查明了各煤層頂板及斷層、陷落柱的富水、導水情況，采區(qū)內

6、未發(fā)現老窯采空區(qū)。水文物探成果很快得到了驗證，如瞬變電磁法圈定的號富水異常區(qū)內含地震解釋的地質異常體，解釋該異常體富水，值得高度重視。后經煤礦巷道揭露驗證，該畜水異常區(qū)確實存在，巷道揭礴時裂隙發(fā)育、水最很大。圖2為通過該異常的一條視電阻率斷面，低限異常電性特征非常明顯。由于給礦方提供了極有價值的水文地質資料，礦方在生產中提前采取了防范措施.避免了巨大的經濟損失。 下面是筆者采用可控源音頻大地電磁法在煤礦防治水中應用的幾個例子:例15m以上斷層及宜徑大于20m以上的陷落柱.可控源音頻大地電磁法查明其富水性及奧灰頂面以下50m巖溶發(fā)育程度和富水性、導水通道.通過本次勘探，地震新發(fā)現斷層14條，并在

7、測區(qū)中部偏東主、剮并南發(fā)現一大型陷落住，長軸250二，短軸170 m的橢圓形狀.上部塌陷至新生界，下部直到奧灰.圖3(a)為陷落柱在時間剖面上的反映，物探報告提交后，礦方為了證實陷落柱的存在，在陷落柱上方西北側施工一水文觀測孔，孔深348 m,施工到281m處，進人陷落柱區(qū)，與地展解釋深度相吻合，位置準確，水量很大。為了查明陷落柱與奧灰水的連通關系及富水性.筆者又采用探測深度大的可控源音頻大地電磁法進行了水文物探。 圖3(b)為通過該陷落柱的一條視電阻率斷面，測線小號端的淺部低阻異常為礦方已知采空塌陷區(qū)，電性特征明顯；陷落柱內，深部視電阻率曲線向下扭曲變形，顯示為低阻異常，且深度發(fā)育到奧灰，解

8、釋該陷落柱富水性較強且與奧灰連通.由于F3斷層落差較大，且深部與X,陷落柱相連，解釋該斷層為富導水斷層。在魯西南地區(qū)發(fā)現如此大的陷落柱還是首次，它不僅為礦方的巷道開拓及采掘工作面的布設提供了可靠依據，而且避免了因此而發(fā)生的淹井事故.該成果報告受到礦方及上級有關領導的一致好評.特別是大型陷落柱的發(fā)現，對礦方的開采至關重要，避免了大的事故的發(fā)生，減少了礦方因此而產生的巨大經濟損失.礦方領導后來講“如果勘探時未發(fā)現此陷落柱而因此發(fā)生事故，造成的經濟損失將遠遠超過本次勘探所投入的費用”。例2在山東省黃河北某煤礦進行綜合水文物探，利用三維地展查明落差大于5m以上斷層及直徑大于20 m以上的陷落柱，電法勘

9、探查明其富水性及導水通道，目地層埋深大于700m。根據本區(qū)地質任務及目的層埋藏深等特點，采用探測深度大的可控源音頻大地電磁法進行電法勘探.如5線視電阻率斷面圖(圖4)，圖中桶圓所圈定的范圍 是該處斷層破碎帶的反映(斷層破碎帶為三維地震確定)，視電阻率曲線出現明顯向下扭曲變化，低阻異常明顯且異常幅度較大.非常消晰地顯示了該斷層破碎帶的電性特征，該斷層為富導水斷層。3結論源音頻大地電磁法探測老窯水、構造及陷落柱導含水情況，使礦方逐漸認識了這兩種勘探方法.認為這是目前解決老窯水、構造及陷落柱導含水行之有效的勘探方法，且投資小。施工簡單，速度快，資料處理解釋方便快捷，可以為煤礦井下開拓和安全生產，及時提供可靠的水文地質資料。 這兩種勘探方法對低阻地質體反映靈敏，縱橫向分辨率高，在礦并水文地質勘查，金屬良導體勘查，探測老窯水以及構造、陷落柱導含水