综合物探在某矿山地质工程探测中的应用

蔡伟涛

（甘肃工业职业技术学院，甘肃 天水 741025）

以往工程技术人员在监测矿山地质矿层工作方面采用很单一的物探方法，或者采用钻探的工作方法，采集到的数据可信度低，没有对比性，并且钻探方法在矿山工程施工区应用会有噪声，污水等对矿山周围环境受到影响，并且周期长，成本大，得不到更好的效果。本文结合该矿山地质工程施工条件采用高密度电阻率法、瞬态面波、地质雷达法对该矿区进行探测。

1 矿区地球物理特征

对不同岩体介质进行实际测试，该矿区内各岩体介质地球物理特征见表1。

表1 测区岩体介质地球物理特征

从表中可知：矿层、第四系及基岩之间在介电常数、电阻率和波速方面均存在差异，满足开展电阻率法、瞬态面波、探地雷达勘探条件。

2 方法介绍

2.1 地质雷达法

地质雷达（又称探地雷达或透地雷达），是通过发射天线T，按照确定的方向，将高频无线电磁波以宽频带脉冲形式向地下发射。在均匀介质中，电磁波以一定速度传播，遇到当有电性差异的矿层或目标体时（如岩（土）层界面、断层、破碎带、溶洞等），电磁波便发生反射，返回地质表面或探测点，被接收天线R接收并由雷达主机记录，得到从发射经地下界面反射回接收天线的双程走时t。当地下介质的波速已知时，可计算出精确值，并结合对反射电磁波的频率和振幅等进行处理和分析，便可求得目标体的位置、深度和几何形态[1]。

2.2 瞬态面波法

面波是指在弹性分界面处由于波的干涉而产生，并且沿界面传播，波动现象集中界面附近的一种弹性波，在同一地段测量出一系列频率对应的VR值，就可以得到一条VR～f曲线，即面波的频散曲线，频散曲线的变化规律与地质条件存在着内在联系，通过对频散曲线进行反演解释，可得到地下某一深度范围内的面波传播速度VR值，VR值的大小与介质的物理特性密切相关。据此可对地下各岩土层的分层情况、波速、厚度等做出定量解释，从而解决相应的地质问题。在正式开展野外工作前，按有关规范对仪器及检波器性能进行了检测，必须满足一致性要求

2.3 高密度电阻率法

高密度电法一次布极可以完成纵、横向二维勘探过程，既能反映地下某一深度沿水平方向岩体的电性变化，同时又能提供矿层岩性沿纵向的电性变化情况，具备电剖面法和电测深法两种方法的综合探测能力[2,3]。

3 资料成果解释

从雷达测试成果图可以看出L1测线的矿层的厚度在2.8～5.3米之间，L2测线的矿层的厚度在4.7～5.6米之间，L3测线的矿层的厚度在9.4～13.7米之间，L4测线的矿层的厚度在9.1～11.2米之间，L5测线的矿层深度在7.4～12.3之间，L6测线的矿层深度在3.4～6.7米之间，L7测线的矿层深度在7.4～12.3之间，L8测线的矿层深度在6.4～13.4米之间。

从高密度电阻率法测试成果图（图1，图2）可以看出LD1线测线上矿层的厚度在1.9～16.3米之间，为高电阻率异常区域。LD2线测线的矿层厚度在2.6～13.2米之间，为高电阻率异常区域。

图1 LD1线高密度法测试成果图

图2 LD2线高密度法测试成果图

从瞬态面波各测点的面波深度--速度对应图3及表1可知，矿山矿层区域的波速在300m/s～600m/s之间，从图3可知，分界线上方速度都在500m/s左右，下方速度都在500m/s以下，可以区别出上方为矿层区域。

图3 面波深度--速度图

图4 矿层厚度平面等值图

最后通过各种物探方法的探测，对该矿区的矿层岩体及矿层深度有了基本了解，其矿层厚度平面等值图如图4所示，矿层最大厚度为17米，区内中间矿层厚，周围薄。

4 结论

综合物探在矿山矿层探测中可行，能基本查明矿层厚度和深度的情况，可为矿层的探测提供一种新思路，建议下步继续钻探验证。