地面物探结合钻孔电磁波CT在岩溶地区的勘探效果

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  [摘要]通过地面电法结合钻孔电磁波CT法在岩溶地区勘查岩溶效果的工程实例,作者提出一些体会,认为地面物探与井中物探相结合的组合方法对目标体的定位将会大大的提高。
  [关键词]地面物探 钻孔电磁波法 岩溶地区 勘探
  [中图分类号] P62 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-6-226-1
  0引言
  我國的碳酸盐岩发布广泛,由岩溶引起的地质灾害十分普遍[1-2]。在某水电站蓄水对某某煤田矿井安全产生影响的防治水工程中,为确定物探方案的有效性,在设计的堵截断面上进行了系列的方法试验。
  试验采用地面物探勘测初查强岩溶导水带的大致位置,实现勘查强岩溶导水带的初期钻孔定位。利用初期钻孔,采用井中物探勘测查明堵截断面上钻孔间岩溶通道、岩溶破碎带、岩溶裂隙的分布位置、规模与特点,从而为布设注浆孔提供依据。
  1地质特征
  1.1地质背景
  试验工程场区纵向地形起伏不大,横向高程变化较大,一般在91m至120m间。
  区内地层由上而下分布:①松散第四系或强风化层,②二叠系上统大隆组(P2d)岩性为多为硅质岩,薄层至中厚层状,岩石坚硬,层位及厚度均稳定,厚一般18~24m,为弱含水层:③二叠系上统合山组上段(P2h2)由生物碎屑灰岩、铝土岩及煤层组成,灰岩薄层至中厚层状,灰岩中常见燧石结核和团块,层厚50~70m,为弱含水层; ④二叠系上统合山组下段(P2h1)以中厚层状灰岩及生物碎屑灰岩为主,夹大量燧石结核团块并成层分布,其厚度从北往南逐渐变薄,底部为五煤层和铁铝岩。为强含水层。
  本区主要构造为NNE向,是NNE、NWW构造裂隙,其与地下水向红水河马滩径流排泄共同作用易形成地下导水带。
  1.2地球物理特征
  土层、岩溶发育、裂隙发育带、煤层、井巷与完整岩石之间有着较大的物性差异(如介电常数、电阻率、放射性等),存在明显的物性界面,该工区具备了较好的物理前提。
  2工作方法
  地面物探采用联合剖面法、电测深法、高密度电法进行勘查,井中物探采用跨孔电磁波CT法进行勘查。
  3应用效果
  3.1地球物理特征
  图1给出的是此次地面物探综合成果图。图1(a)联合剖面曲线在510#点出现正交点,推测为规模较大的导水带或岩溶引起。从图1(b)上看,受低阻夹层影响,测深曲线基本为缓升。深 20~80m 段基本为一条低阻层,有起伏,与合山组上段的夹多层煤的低阻特征相基本吻合,深度基本一致。图1(c)(d)为高密度成果。从图1(c) 上看,AB/2=50~150m为低阻层异,常形态与电测深较相似,底部为高阻灰岩。 图1(d)反演模型在490~550#点段为低阻异常带,异常中心为510#点,推测此异常带岩溶或导水带。
  经ZK1孔验证,510#点发育两层溶洞,溶洞顶板分别为78.93m及100m,高度分别为8.05m及1m。ZK2孔打在高阻体上,未遇溶洞。ZK3孔打在低阻异常带边缘535#点上,在81m及92m遇两个溶洞,溶洞高度分别为2.6m及0.7m。
  3.2钻孔电磁波CT
  从图2上看,ZK1孔两层溶洞在图上对应有电磁波高吸收异常。ZK2孔附近未发现明显的电磁波高吸收常。ZK3孔第一层溶洞受条件限制未能施测,但第二层溶洞在相应的深度位置有电磁波高吸收异常。在zk1往zk2孔方向20m,深度在85m处,有一电磁波高吸收异常,推测为溶洞发育。
  4体会
  4.1地面物探
  联合剖面法作为常规电法的其中一种,虽然施工较耗时耗力,但在复杂地层中对规模较大的低阻地质体取得较好的勘测效果。电测深法在此次复杂地层环境下试验效果不明显。高密度电法在本次试验即取得不错的效果,但对“洞径/埋深”比较小的低阻地质体反应不明显,精度不足。
  4.2井中物探
  钻孔电磁波CT法能避开浅部低阻层,直接对深部目标层施测,从而提高勘测精度,弥补地面物探的不足之处。
  参考文献
  [1]潘懋,李铁锋.灾害地质学[M].北京:北京大学出版社,2002
  [2]康彦仁,项式均.中国南方岩溶塌陷[M].南宁:广西科学技术出版社,1998
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