高密度电阻率法各观测装置在某非金属矿采空区的有效性试验

2014-01-01■王勇，夏蓓，张皓

江西建材 2014年16期

关键词：三极高密度电阻率

■王勇，夏蓓，张皓

■1.浙江省地球物理地球化学勘查院;2.浙江省工程物探勘察院;3.浙江省地球物理技术应用研究所;浙江杭州 310005

1 区域地质

某非金属矿采空区位于江山—绍兴深断裂带南东侧，丽水—上虞断裂北西侧，龙泉—遂昌断隆区的北东段，武义白垩纪断陷盆地北部。基底为陈蔡群变质岩系，其上覆地层为广泛分布的上侏罗统巨厚火山岩及下白垩统内陆湖盆相沉积岩系。

2 地球物理前提

采空区与围岩在物性上的差异是开展高密度电阻率法有效性的前提，采空体与围岩在物性上存在电性差异:与围岩相比采空区存在着较明显的电性差异，或为明显的高阻(空气)或为明显的低阻(被低阻物所填充，如水)，如果采空区相对埋深具有一定的规模，就容易被探测发现。

3 地球物理模型、野外测线布置及观测仪器、装置等

在进行有效性试验前，对测线上高阻巷道的围岩采用小四极法进行的物性测定表明:围岩的视电阻率ρs最大为980Ω·m，最小为364Ω·m，平均值为660Ω·m，物理模型属于低阻中的高阻。理论上选择高密度电阻率法在该模型会取得较好的效果。

本采空区的采矿巷道规格2米×2米，位于48号点附近的正下方，埋深约8米。

测线与此采矿巷道呈小角度斜交，在测线范围内的巷道规格为4米×2米(图1)。

图1 地球物理模型示意图

仪器为重庆奔腾数控技术研究所产生的WDJD-2型多功能数字直流激电仪，采用α排列(AMNB)、β排列(ABMN)、三极(MN-B)、二极(AM)、偶极(AB-MN滚动)五种装置，并分别采用1m、3m、5m极距进行观测。

4 资料整理及数据处理

在各观测装置采集的数据录入计算机后，进行地形改正、正演及反演等分析处理。正、反演过程中采用目前国际上较优秀的M.H.Loke博士设计的RES2DINV高密度电阻率法处理软件。利用最小二乘法原理自动拟合测量资料的地下二维电阻率模型进行反演计算。根据地电条件、装置类型以及正演模拟结果的分析，有针对性的进行高通或低通滤波处理，消除或减小表层干扰和由于极距变化引起的振荡干扰。

正演、反演计算过程中进行减少边块效应、采用精细网格、建立电阻率模型等处理。

为提高对目标体的纵向分辨率，在本项目的数据处理过程中编制了纵向分辨率比值效应参数H的数据转换程序，其中:

并对所在线MN-B装置的观测数据进行了转换处理，取得较好的效果。(图2)

图2 MN-B观测装置

图3 AMNB观测装置

5 取得的成果

多种装置不同电极距的观测结果进行趋势比较，末发现不正常的畸变。野外观测结果真实可靠，各装置使用不同极距试验成果表见表1。

表1 各装置使用不同极距试验成果表

经过本次试验对各种装置的特点得出以下几点认识:

(1)AMNB装置对异常的反应较为稳定，受地形及表层不均匀体的干扰小，位移也不大，异常中心与模型实际埋深对应较好。但异常幅值小，分辨率相对较低;

(2)偶极(ABMN，AB-MN)、三极MN-B，对异常反应的灵敏度高，特征清晰，尤其是AB-MN遇异常体观测结果容易振荡。异常中心的埋深与物理模型基本一致，但是三极MN-B在水平方向上会有向MN方向较大的位移，另外三极MN-B装置需要布设一个无穷远极，给野外工作带来不便，降低了工作效率;

(3)A-M二极装置探测深度大。相同的极距其勘探深度是其它装置的数倍，在纵向上相对规模较小的地质体容易被忽视。另外要布置两个无穷远极也给野外工作带来一定的困难。

(4)MN-B装置H参数解释:对于横向分辨率较高的MN-B装置，其反应的高阻巷道的位置在剖面上均有较大的位移，而且其规模也不容易控制，为提高装置的纵向分辨率，以利于确定采空区的顶底界面，引进H参数。经过处理的H参数图对采空区的反映较MN-B装置的反演成果要清晰得多，无论是位置还是埋深都与已知采空区基本一致。