综合物探法在矿山隧道勘查中的应用

陈松清

湖北煤炭地质一二五队 湖北宜昌 443000

近年来，随着现有矿山的不断开发和深入，由于资源危机的出现，一些老矿特别是一些大型矿山面临严峻的各种问题。由于这些大型老矿不仅在中国的矿产资源保障体系中占有非常重要的地位，而且对当地的经济和社会稳定也有着非常重要的影响。因此，开展大型老矿基地替代资源的勘探，特别是深部资源勘探，具有重要的经济和社会意义。

1 综合物探技术的特点

综合物理勘探方法广泛应用于当前矿山地质勘探过程中，在实际过程中，可以对勘探区的地质条件进行良好的勘探工作，勘探深度可以深入浅浅，不仅可以探索几米的地质，还可以探索它，综合地球物理勘探方法具有百米的地质，勘探范围广，具有成本低，周期短的优点。此外，通过各种地球物理方法进行的地球物理勘探可以满足不同情况下的勘探需求，具体取决于勘探的深度和测试的目的。

2 野外工作测线布置

地质概况：物探勘察区及其附近地区出露地层主要为第四系冲洪积层（Q4al+pl）、崩积层（Q4col）、坡残积层（Q4dl+ el），下伏华力西期中期侵入岩（γ34）二长花岗岩、钾长花岗岩、黑云花岗岩，及志留系上统（S3）石灰岩、凝灰岩及泥灰岩。本次物探勘查采用浅层地震反射波法及音频大地电磁测深法进行综合物探勘查，现场共完成地震剖面3条，隧道主轴纵线剖面1条长度440m，隧道进口与出口横测线剖面两条各240m，总计920m；完成陆地音频大地电磁测深剖面3条，主轴纵线剖面1条长度425m，隧道进口与出口横测线剖面两条各250m，根据主轴纵线反演结果存在物探异常的情况在对应位置，增加一横测线，长度50m，总计长度975m，同时对ZK1、ZK2两个钻孔进行了钻孔声波波速测试。

3 不同类型的物探技术分析

3.1 音频大地电磁测深法

音频大地电磁测深是电气勘探的重要方法。该方法不同于高密度电法，联合剖面法和高功率IP法。主要原因是后三种方法都是直流电流法。使用的原理是几何探测，即通过增加电源电极的距离。由于高阻屏蔽和地下电流线的低阻吸引力的影响，地下不同深度的检测导致后三种方法的局限。探测深度仅停留在浅层中，但浅层分辨率高。与直流法相比，野外工作明显减少，适用于野外不同地形，可满足浅层，中层和深层地下不同深度的探测。然而，由于交流电方法受干扰影响且分辨率低，因此音频大地电磁测深主要用于探测更深的地层[1]。

3.2 浅层地震反射波法

浅层地震反射波法中使用的设备是数字地震仪，该设备内置高频探测器，落锤源是主要的内置光源。在实际操作之前，系统和仪器的相关参数由实验确定，通过叠加法获得地震波反射数据，并通过计算机处理，形成浅层地震波反射时间剖面。模式的时间深度转换，可用于推导基岩埋藏深度和地质结构。

4 综合物探测试方法

根据物探区域内地质、地球物理特征和各类岩矿石的物性特征，采用浅层地震反射波法查明花岗闪长斑岩体的分布范围及延伸方向，在具有良好物探异常区开展可控源音频大地电磁法（CSAMT）工作，获取地下地层、岩体、构造的电性信息，探索岩体与地层的接触关系及构造情况。结合已有地质、物探资料，推测岩体展布情况，预测成矿有利部位，为勘查工程的布置提供信息。

该可控源音频大地电磁法（CSAMT）中使用的仪器是加拿大凤凰公司生产的V8电子仪器，使用的设备类型是电源CSAMT标量测量的工作模式，线的方向是X方向和垂直方向，测量线的方向是Y方向，轨道Ex的电极首尾相连，磁道Hy的轨道垂直于X方向。

图1 隧道物探成果图

根据浅层地震反射波法并结合可控源音频大地电磁法物探成果综合分析，测区内地下介质可以初步的分为三层：第一层为第四系松散土和强风化花岗岩混合的角砾土覆盖层，以强风化花岗岩为主，填充土，极其破碎。隧道轴线表层都有分布，厚度不均匀，一般为2m-12m，有些位置较薄，甚至没有，进出口位置覆盖层厚度比较大，最厚可达到19m，纵波波速为700-1850m/s；第二层介质为二长花岗岩和黑云花岗岩，划为强风化层，强风化层厚度较大且不均匀，厚度在4.3m-26.3m不等，纵波波速为2950-3950m/s；第三层介质为二长花岗岩和黑云花岗岩，划为中风化层，裂隙发育，岩石较破碎，纵波波速为4100-4800m/s。在K0+340处，地震勘探数据表现波速低和波形絮乱异常，电阻率横向变化梯度大，呈向大号方向下倾趋势，推测为断裂构造或破碎带，带宽约20m-60m，岩石极破碎，稳定性差，有一定的透水、导水性，对隧道影响较大。隧道进出口，表层松散土或角砾土和强风化层厚稳定性差，易失稳变形。

5 结语

因此，本文围绕本次工程物探任务，采用浅层地震反射与音频大地电磁结合钻孔资料互相验证、互相补充所进行的综合勘探，在本测区是行之有效的，在勘查中所采用的物探方法具备反映地层形态的功能，能够收到良好的勘探效果，应该推广应用。