综合物探技术在矿山水文地质勘探中的运用分析

杨 超

（云南黄金矿业集团股份有限公司勘查分公司，云南 昆明 650200）

矿山的水文地质情况影响着矿井的生产安全，并且矿山的水文地质信息具有隐蔽性与区域性的特点，利用一般的勘探手段无法准确的勘探出矿山实际的水文地质条件，因此需要应用综合物探技术有效的提高矿山水文地质勘探的精准度。

1 矿井水文地质概况

东沟矿井田在地理位置上位于丘陵地带，并且其地势主要为东北高西南低的走向，地势起伏明显。在东沟矿区内主要有太原组以及山西组的地下含媒地层。两组含煤地层的煤层产状相对稳定，并且平均厚度为6.12m。结合现有的地质勘探数据资料可以了解到，在东沟矿井田中存在较为发育且分布范围较广的断层裂隙，此种地势条件为富集地下水创造了有利条件。在矿井煤层的开采环节岩溶水是主要影响其开采质量的水源，同时也是矿浆防治与水文地质勘探的重点勘探对象，除岩溶水外还有裂缝水以及孔隙水是矿区地下水的主要类型。因此考虑东沟矿井田的实际地质条件之后应该采用地震勘探以及瞬变电磁技术勘测矿区的水文地质信息。

2 综合物探技术在矿山水文地质勘探中的具体运用途径

2.1 地震勘探

2.1.1 地震勘探技术的原理

在地震勘探中主要由三个环节构成，需要技术人员采集相关野外资料，之后在室内进行资料处理以及资料解释的工作。在采集野外资料时，需要利用人工激发地震波的方式形成地震波，在地震波不断向地下传播的过程中，如果地震波遇到了介质性质不相同的地层或者某种区域时，地震波会出现不同的反射与折射情况，技术人员再利用地表检波器接收反射或折射回来的地震波，综合分析接收的结果、震源的实际特性以及检波器的具体位置等信息后，精准的判断出矿井田的地下水文地质情况[1]。

2.1.2 地震勘探技术资料解释

根据相关资料可知矿区的主要采煤层中的层顶底板岩层是由砂岩与砂质泥岩组成的，并且根据地震勘探结果显示，采煤层与周围的岩层的波阻抗具有显著的差异，具体表现为煤层的反射波强度与顶底板岩层相比较强，并且可以达到2T的反射波强度。结合此种特点，勘测人员可以应用地震勘探技术追踪此波并进行后续的对比，从反射波的强度、连续性、相位等方面对其具有的特征进行详细的分析。此外还可以参考地震勘探断点所勘测的数据，在时间剖面的角度来了解煤层的产状，进一步分析出断层的具体特征。

2.1.3 具体施工方法

在施工过程中需要考虑东沟矿区的实际地质条件，因此可以在矿井田范围内设置11条地震勘测线，具体分为5条主测线以及6条联络测线，其分布方式为主测线沿倾向布置、联络测线为垂直布置，并保持每条测线之间的间距为200m。在检波器的选用上需要选择4规格相同的检波器，其应用方式为两串两并。此外需要保证数据观测系统的接收道间距为5m，其炮间距为10m，并且总数量为96道。值得注意的是信号激发应用的是中间不对称的激发方式，并且结合不同的勘测区域选择不同的激发方式，一般情况下主要应用井炮震源激发以及可控震源激发。

2.1.4 地震勘探结果

根据勘测结果显示，西部测线的波组特征较为明显，并结合追踪对比的情况可分析出，矿井的主采煤层显示反射地震波的连续性较好，但是在420-520之间的桩号中出现了明显的地震波波动，意味着在此勘测区域内具有零散的波组，同时在630、830等桩号有明显的波组错动的现象，结合相关地质资料可以综合分析得出此区域为断层结构。

2.2 瞬变电磁勘探

2.2.1 瞬变电磁勘探原理分析

综合物探技术中的瞬变电磁法在原理本质上可以理解为时间域电磁法，勘测原理是把不接地回线或者接地导线当成场源，并且需要向其内部通入脉冲电流，进而促使勘测的目标产生二次电流，再通过变化勘测时间的方法来观察二次场随时间变化所产生的不同结果，进而分析出被勘测的地质情况。瞬变电磁法与其他电法勘测技术相比，具有分层能力强以及穿透性好等优点，并且此种勘测技术还能同时对剖面进行测量与测探，极大的提高了矿井水文地质勘探的精准度与工作效率。

2.2.2 资料解释

矿井田的地质构造在通常情况下其电阻率与周围其他介质的电阻率有所差异。其中含水断层的电阻率较低，而寒武系岩层的电阻率要高于其他岩层。此外断层在位于不同地层时，其内部破碎物的透水性或富水性也存在着较大的差异。结合勘测资料来说，在灰岩的地层中其断层处的破碎物所显示的电阻率较低，且富水性比较好，而在泥岩地层中的断层破碎带的电阻率较高，富水性较差。此种方式是输变电磁勘测技术勘探地层富水性的重要依据。

2.2.3 具体施工方法

在应用此方法勘测前需要在矿井区内设置5条主测线、8条地震勘测线以及6条加密线，其中一些线可与地震勘测线重合。

值得注意的为了提高勘测结果的精准度需要在勘测前对相应设备及仪器进行实验测试。并利用600m*600m的大定源回线勘测装置发射线框，并控制发射电流为7A，频率为25Hz，接收线圈的直径为1m[2]。

2.2.4 瞬变电磁勘探结果

在分析勘测结果时需要选择TEM04勘探线，此勘探线与地震剖面重合，因此可以提高勘测结果的准确性。通过勘探结果可知在地面标高60m处，在此之上的电阻率较为均匀，并且具有循环中-低的特征，煤层在丘陵地带分布时一般具有此种特征。当地层中出现断层时，其电阻率会发生明显波动，观察地面标高60m以下的电阻率可以发现其在横向上与灰岩层较为符合，呈整体均匀的特征。而在420-520桩号显示明显异常的电阻率，可以根据此结果判断该处构造为陷落柱。在630、830等桩号出现了扭曲的电阻率等值线，并且还具有异常低阻的现象，可以综合分析出此处为断层中的富水区。

2.3 综合物探结果解释

综合以上两种物探技术的勘探结果可以综合分析得出，在东沟矿井区的地下中具有一处陷落柱以及25个断点，此外还有6个富水区域[3]。并且对断点的分布保证了基本覆盖矿山区域的原则，根据断点的分布情况可以将勘探区域分为8条组合断层，结合以上勘探结果可以基本勘测出矿山井区中的断层情况以及富水区域的位置。

具体情况为：在寒武系灰岩层中有水量大、范围广的含水层，具体位置为断层的北部，此外在此断层交汇处有大量的岩溶水，这一处的断层带呈现裂隙发育以及岩层破碎的特点，导致上下含水层具有导通的现象。在勘测区域内的中等富水层主要分布在断层的北部以及西部，太原组岩溶水是其主要的水源。

为了提高水文地质勘测的准确性需要在物探勘测的基础上对重点勘测区域进行钻孔勘探。其钻孔的位置主要可以设置在太原组灰岩层带以及断层带。

在断层破碎带的钻孔需要打通破碎带，并且需要控制破碎带的厚度为50m。在得出钻探数据之后需要与物探勘测结果进行对比分析，如果显示比对结果相符则说明此次综合物探技术的应用具有合理性以及可操作性。

3 总结

综上所述，为了提高矿山水文地质勘探结果的精准度与勘探效率，需要合理的优化物探方法。由于东沟矿井田的地势起伏大，其地层中含水量较大，因此需要应用地震勘探以及瞬变电磁技术综合的勘探矿山中富水区的具体位置以及其他形态特征等数据参数，最后采用钻探施工的方法来证实勘探结果的准确性，证明综合物探技术在矿山水文地质勘探中的可操作性与适用性。