超级高密度电法在新疆某矿区富水性评价应用研究

2019-09-04周桃生

中国锰业 2019年4期

周桃生

(中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 400039)

1 矿井水文地质特征

矿区总体为一宽缓的向斜构造即捷斯德里克向斜，该向斜呈近东西向展布，向东倾伏、向西翘起，地层北翼陡，南翼缓。矿区位于该向斜南翼，地层走向近东西，倾向北，为一简单单斜构造。矿区内地表大部分被浅红色、褐红色、黑褐色烧变岩所覆盖，基岩裸露，植被稀少，地表排泄条件良好。矿区内无常年性地表水系，均为季节性冲沟，冲沟仅春季冰雪融化期和夏秋两季暴雨期才形成短暂水流。矿井含水层主要有第四系全新统冲、洪积砂砾石层孔隙潜水含水层，侏罗系下统阿合组透水层，烧变岩含水层，侏罗系下统塔里奇克组孔隙、裂隙承压含水层。矿井隔水层主要有侏罗系下统塔里奇克下段隔水层，三叠系上统黄山街组隔水层。矿井充水因素分析主要有地表水与潜水及各含水层之间的水力联系，火烧区含水层与地表水及潜水的水力联系，老窑采空区积水赋存[1]。

2 超级高密度电法资料处理

对质量合格的数据进行处理和分析，是全部工作的中心环节，分为资料整理、资料处理、资料分析、地质推断等过程。资料处理是能否解决地质问题的关键，针对本区地质任务，按如下流程对资料进行处理解释。原始数据经过编辑后，再进入下一步处理，超级高密度电法的解释工作与处理工作同步展开。通过对已知段物探成果的分析研究，总结出测区内富水采空区段的地球物理特征，根据该特征确定物探异常解释原则，在此基础上对其他物探剖面及异常区进行解释工作。

3 超级高密度电法资料的解释依据

地质异常体的划分依据是视电阻率的高低，但引起视电阻率变化的因素是多种多样的，因此划分的地质异常体或异常带严格意义上讲是视电阻率变化反映的异常区，而划分的异常区也要结合电性特征与地质情况综合分析，不能离开具体的地电环境。

通常情况下采空区的视电阻率异常有高电阻异常与低电阻异常两种：①当勘探区下面形成一个有一定规模的空间，因干燥空气的填充，电阻率表现为高阻反映，从而推断为高视电阻率异常区；②采空区内有采空积水或出现采空塌陷，地表水向采空区内渗漏，此时采空区的视电阻率会随积水的增加而下降，表现为低视电阻率异常反映。无论高阻和低阻异常，其电性表现均为横向地层走向上引起的不均匀变化特点，这也符合地层沉积规律[2]。

电法勘探是体积勘探，但由于电法观测到的视电阻率的变化与岩体、裂隙区、充水裂隙区等地质体的分布有直接关系，所以通过判断和分析断面内视电阻率异常的高低及形态分布，就可得出相关异常地质体的大致形态[3]。

当采空区或裂隙带充水时，导电性加强，在电法剖面图上表现为局部高电导低电阻异常，视电阻率等值线上表现为“高—低—高”或圈闭状低阻异常。

4 典型成果断面分析

4.1 22号测线成果图分析

22线视电阻率等值线断面图见图1。

从图1可以看出：在下10号煤层测线大桩号深部的富水性大于小桩号富水性，下5号煤层露头烧变岩附近的视电阻率值一般较高，其富水性较弱；在测线中部标高+1 800 m存在不均匀的含水体分布；

下10煤在大号桩露头附近存在烧变岩含水区。

在桩号100～536 m、标高+1 700～+1 800 m推测为烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段；在桩号1 000～1 177 m、标高+1 720～+1 820 m推测为采空富水区；在桩号1 200～1 248 m、标高+1 820～+1 870 m推测为下10煤烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段。

4.2 31号测线成果图分析

从31线视电阻率等值线断面图(见图2)可以看出：在下10号煤层测线大桩号深部的富水性大于小桩号富水性，下5号煤层露头烧变岩附近的视电阻率值一般较高，其富水性较弱；在测线中部标高+1 800 m存在不均匀的含水体分布；下10煤在大号桩露头附近存在烧变岩含水区。

图2 31线视电阻率等值线断面

在桩号96～320 m、标高+1 700～+1 770 m推测为采空富水区；在桩号1 000～1 192 m、标高+1 700～+1 800 m推测为采空富水区；在桩号720～856 m推测为烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段。

综合分析22线、31线典型断面的物性特征有以下特点：1)测线下10号煤层在大桩号富水性强于小桩号富水性；2)下10号煤层露头存在不均匀的烧变岩含水区；3)下5煤的烧变岩的视电阻率值一般较大；4)测线中部在标高+1800存在不均匀的裂隙含水区。

5 各煤层切片地质成果及水力联系分析

通过对下10煤、下5煤煤层赋水异常的梳理(见图3)，下10煤层物探共推测出烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段22个、采空富水区7个；下5煤层物探共推测出烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段35个。其中部分赋水异常区之间存在一定的水力联系，通过分析及总结，现将主要富水异常区间的水力联系统计如下。

图3 榆树泉煤矿下10煤、下5煤充水性图

1)下10煤主要赋水异常间的水力联系

S10-15～S10-18烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段与C10-5采空富水区有较好的水力联系，矿方应特别注意；C10-5采空富水区与S10-7～S10-11烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段也存在较好的水力联系；S10-22烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段与S10-15、S10-6烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段存在较好的水力联系；特别应注意S10-22烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段与S10-15烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段间的水力联系；C10-6采空富水区与S10-13、S10-14烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段存在水力联系，矿方应特别注意；S10-5烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段与S10-6烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段、C10-4采空富水区也存在水力联系。

2)下10及下5煤主要烧变岩或裂隙、破碎带赋水异常之间的水力联系统计

S10-4烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段与S5-3烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段存在较好的水力联系，矿方应特别注意；S5-34、S5-35烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段、破碎带富水段、S5-17、S5-18烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段之间存在较好的水力联系，矿方应特别注意；S10-17烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段、破碎带富水段、S5-23烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段间存在较好的水力联系；S10-18烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段与S7-19、破碎带富水段、S5-26烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段间存在较好的水力联系；S10-12烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段L7-28烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段间存在水力联系；S10-13烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段区、S5-30、S5-31烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段间存在水力联系；S10-14烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段、S5-33、S5-32烧变岩富水区或裂隙、破碎带富水段间存在水力联系。