某铅锌矿山体滑坡勘察综合物探方法的应用

2021-05-20贺检桥杜春龙

中国金属通报 2021年4期

陈权，贺检桥，杜春龙

（湖南省煤田地质局物探测量队，湖南株洲 412003）

山体滑坡地质灾害是指在自然或人为的因素条件下形成。山体滑坡地质灾害是困扰工程建设的主要工程地质问题之一，直接威胁着人们的生命和财产安全。如何有的放矢的对滑坡体进行治理，需进行必要对滑坡体进行勘察，物探手段尤其重要，为山体滑坡地质灾害的治理提供科学依据。

李彦华应用综合物探方法在泰井高速公路滑坡调查的应用，主要研究了滑坡出现的表象，如部分矿体内的应力分布失衡，引发岩土层顺着其中一个软弱带快速向下滑动，出现明显的断裂带面[1]。戚筱俊在古滑坡复活实例分析为滑坡体的滑动面也称软弱结构面，主要是因为与滑坡体及下伏边坡基床相比，该结构较为松散，并且通常含水量和含泥量也比较高，因此较周围会表现出明显的低电阻率的特征[2]。正是由于在地球物理特征方面，电阻率存在差异，代涛对滑坡滑动面的区域分布情况采用了高密度电阻率法进行分析[3]。同时将多种物探方法相结合方式，如瞬变电磁法、地震映像法配合高密度电阻率法的使用。通过研究地层视电阻率和弹性波特征，可以对灾害地质体纵、横向发展形态和规模进行有效分析解释，得到明确的滑动面相关信息，为山体滑坡地质灾害防治提供可靠的工程地质依据。本文结合某铅锌矿山体滑坡勘察为例，分别采用高密度电阻率法、地震映像法和瞬变电磁法综合物探勘探手段实例进行应用研究。

1 某铅锌矿山滑坡区地质及地球物理特征

某铅锌矿山地表第四系为粉质粘土，黄褐色，硬可塑，稍有光泽，主要成分为粉粘粒，含有少量铁锰质结核及砂岩碎石，碎石含量约为20%，粒径约为2cm～8cm，上部含有少量植物根系。第四系的视电阻率值变化范围较大，变化范围为n.10～n.102Ω.m，视电阻率一般值为60Ω.m～80Ω.m。弹性波速Vp一般值为600m/s～800m/s。泥盆系锡山矿组（中至厚装石英砂岩、夹粉砂岩）的视电阻率一般值为400Ω.m～600Ω.m，完整基岩弹性波速Vp一般值为3500m/s～4000m/s。滑动面含水性不同，与上下岩层相比，滑动面及裂隙发育带由于含水较丰富，其视电阻率值较低，一般值为80Ω.m～200Ω.m。滑动面不含水时，与上下岩层相比一般表现为高阻，视电阻率ρs一般值为600Ω.m～800Ω·m。

综上所述，滑坡体与下伏基岩（砂岩）之间存在明显的电性、波速差异，具备开展地面物探工作的条件。

2 物探方法选择

根据某铅锌矿工作区场地地形、地质条件、滑坡体与下伏基岩之间物性差异特征，采用了高密度电阻率法、浅层地震映像法和瞬变电磁法等综合方法进行施测可取得满意地质效果。

2.1 高密度电阻率法

高密度电阻率法是将电测探法与电剖面法集中起来进行应用的一种勘探方式，在电场的作用下，可以判断出电流的传播规律，对矿山地质结构勘探提供了理论依据。

在某铅锌矿露天开采实地探测时，将多根电极快速完成布设，各个电极可当成供电电极使用，同时亦可以当成测量电极进行使用。使用电测仪和多路电极转换开关完成地质勘测数据的快速收集，在每一个固定位置的电极进行移动实现对勘测数据的采集，随着极距加大，探测范围和深度相应扩大，从而可进行更大范围的探测。

高密度电阻率法采用仪器WGMD-9超级高密度电阻率法系统,根据探测目的体深度及范围大小，布置电极数为60～120个，电极距为2m～4m，采用温纳装置(α装置)采集16层。数据采集中供电电压为360V，脉冲类型为方波，长度为1s，自电补偿±3V。

2.2 地震映像法

地震映像是基于反射波法中的最佳偏移距技术发展起来的，这种方法可以利用多种地震波作为有效波来进行探测，也可根据探测目的要求仅采用一种特定的地震波作为有效波。

地震映像法的主要特点有：数据采集速度较快，但抗干扰能力弱，勘探深度有限；地震映像法在资料处理过程中不需要进行校正处理，节省了资料处理时间，避开了动校正对浅层反射波的拉伸、畸变影响，可以使反射波的动力学特征全部被保留，地震记录的分辨率不会受影响；地震映像法在资料解释中可以利用多种地震波的信息；在探测目的较单一、只需研究横向地质变化的情况下，地震映像法效果较好，而探测目的层较多时，不易确定最佳偏移距；由于每个记录道都采用了相同的偏移距，地震记录上的时间变化主要为地下地质体的反映，这给资料解释带来极大的方便，可直接对资料进行数字解释，如频谱分析、相关分析等[4]。

地震映像法采集系统及参数为：单道60Hz纵波检波器接收、2m～3m道距、6m偏移距、0.2ms～0.5ms采样率，采样长度2048或4096个采样点，人工重锤激发，SE2404EI工程地震仪采集。

2.3 瞬变电磁法

瞬变电磁法的工作方法多种多样，本次电法勘探选用地面瞬变电磁重叠回线装置，重叠回线在一定的范围内线框越小，其体积效应也越小，其横向直、纵向分辨率也愈高[5]。

3 数据处理与成果分析解释

3.1 高密度电法数据处理与解释

高密度电阻率法数据处理及解释，遵循从已知到未知，根据视电阻率等值线的疏密程度、连续性、电阻率值高低等，并结合区内地质调查、钻探等已知资料，统计分析区内物性特征，综合判定滑坡体等不良地质体。

通过对高密度电阻率法异常特征进行整体定性，在定性分析解释的基础上利用专业数据处理软件再进行定量解释，从而较好地划定了工作区内不良地质体的分布情况。

3.2 地震映像法数据处理与解释

对地震映像法数据资料处理及解释流程：炮时校正-道数据编辑-置道头-二维滤波-振幅平衡-切除-滤波-剖面绘制，主要是根据波组对比理论完成的，根据较为突出的反射相同轴区域标定反射层，可提高室内资料处理解释工作效率，在某些固定深度位置区域进行速度标定，并进行时-深转换，根据已有地质钻探资料对测区内的数据进行标记或修改，完成地电剖面图的绘制。针对反射波的相位、振幅、频率等变化情况进行分析，以获得探测范围内的物探解译成果。

3.3 某铅锌矿滑动面的综合推断解释

从图3中可见：DF1测线高密度电阻率法和S1测线瞬变电磁法剖面图上可知，低阻异常带或等值线稀密不均匀较为明显，推测为滑动面位置及埋深，其覆盖层厚度为2m～8m，视电阻率为60Ω.m～80Ω.m。下伏完整的基岩视电阻率为400Ω.m～600Ω.m ，DZ1测线地震映像法时间剖面图上可知，地震反射波同相轴不连续变化大，呈“v”字形反应，60m～100m，135m～160m处、时间80ms～220ms地震波能量有较强的反射,推测为滑动面位置及埋深，其它位置视电阻率等值线较平滑，地震波反射同相轴无拱形反射弧出现,表明无滑动面的存在。

通过高密度电阻率法、地震映像法和瞬变电磁法的综合分析，得出了物探综合解释地质断面图，后进行钻孔验证，效果较好。