高密度电法在湖南省常德市董家咀矿区水泥用石灰岩矿水文地质勘查中的应用

侯林文

(中国建筑材料工业地质勘查中心湖南总队，湖南 株洲 412011)

矿区水文地质条件对矿区开采安全性有较大的影响[1-3]。董家咀矿区开采深度大、面积广，采用传统的钻探方式难以查明区域地质条件，因此，在矿区水文地质调查中，高密度电法等一些物探方法较为常用[4-6]。与传统的钻探方法相比，高密度电法覆盖面积广、调查速度快，成果可结合钻探成果综合分析，结果较为准确[7-10]。结合湖南常德董家咀矿区水文地质勘查工程，对高密度电法在矿区水文地质勘查中的应用进行研究。

图1 高密度电法测量电场分布示意图

1 工程概况

湖南省常德市董家咀矿区水泥用石灰岩矿矿区面积0.540 5 km2。矿区地貌类型为丘陵地形，海拔高程48.91～75.06 m，相对高差26.15 m。地形坡度0°～10°，矿区内多为旱地，少量农田。临近雷公庙矿区石灰岩矿在开采过程中，出现矿坑涌水量较大，日涌水量为2万～5万 m3，排水电费高，已显著影响矿山经济效益，董家咀矿区距离雷公庙矿区较近，因此，开展矿区防治水技术研究，设计并实施合理的防治水工程意义重大。

2 物探方法原理

2.1 高密度电阻率法基本原理

高密度电法主要是利用人工向地下供电，从而形成电流场，高密度电法示意图见图1。采用高密度电法进行水文地质调查时，主要依据电流分布的差异性判断水文地质条件和分布特征。对于测线较长的区域，可采用重复电极排列的方式提高勘测精度。

2.2 高密度电法测线布置

为探明矿区边界范围内标高-20 m以上各种地质构造和水文条件，采用高密度电法、联合剖面法，共布置GD1、GD2、GD3、GD4、GD5、GD6、GD7、GD8、GD9、GD10、WT1、WT2、WT1-1、WT1-2、WT2-1、WT2-2共16条测线，具体布设见表1。

3 异常结果分析

本次高密度物探工作共圈定了22处局部低阻异常，推断它们为充填溶洞、岩溶发育区、少数为含水风化泥质白云岩或岩溶发育区引起。异常数据统计表2。

表1 测线布置方案

表2 异常统计表

图2为WT1线联合剖面曲线图，图3为WT1-1线、WT1-2线联合剖面图，图4为WT1线240号点激电测深曲线图。

图2 WT1线联剖曲线图

图3 WT1-1线、WT1-2线联剖曲线图

图4 WT1线240号点激电测深曲线图

据图2，在WT1线240号点可见异常(低阻正交点)，针对这个异常点我们布置了两条旁侧联剖测线，分别是以WT1线240号点为中心两端各50 m(WT1-1线、WT1-2线)，根据图3可知，在WT1-1线230号点处见明显异常，推断此异常为WT1-1线230号点与WT1线240号点连线的一条断裂带,由高密度资料显示此断裂带处于低阻异常区，两种方法解释结果吻合。据图4可知，在深度90 m处视极化率异常达到最大值，推断为此断裂带中心点。

图5为WT2线联合剖面曲线图，图6为WT2-1线、WT2-2线联合剖面图，图7为WT2线330号点激电测深曲线图。

图5 WT2线联剖图

图6 WT2-1线、WT 2-2线联剖图

据图5，在WT2线330号点可见异常(低阻正交点)，针对这个异常点我们布置了两条旁侧联剖测线，分别是以WT2线330号点为中心两端各50 m(WT2-1线、WT2-2线)，根据图6可知，在WT2-1线310号点可见异常，WT2-2线没有明显异常，两个低阻正交点的连线推断为断裂带，其方向为断裂带的走向，由高密度资料显示此断裂带处于低阻异常区，两种方法解释结果吻合。据图7可知，在深度120m处视极化率异常达到最大值，推断为破碎带中心点。

图7 WT2线330号点激电测深曲线图

4 结语

(1)场地内第四纪覆盖层约10～30 m，场地内岩溶及充水破碎带较发育，集中分布于测区西部，高密度电法表现为低阻异常；从两条联剖测线和测深曲线图资料看，测区西部发育两条断裂带。

(2)在第四系土层分布区未见到高阻圈闭异常，推断测区少有空洞存在。区内所探测到的低阻异常多由岩溶发育及充水破碎带引起，各测线之间的异常区域相互关联紧密。

(3)综合10条高密度电法剖面、6条联合剖面视电阻率剖面，场地内低异常皆为低阻异常，面积较大，范围较广。推断多由充水带、充填溶洞引起，分布两条岩溶断裂带，岩溶断裂带宽度10 m左右，且长度较长。

(4)综合10条高密度测线异常特征，推测测区地下水流向为由裂隙向富水区流动。