地面电法在煤田及多金属矿床上的应用.doc

地面电法在煤田及多金属矿床上的应用山西省煤炭地质114勘查院 刘国生 地面电法包括的内容、方法很多，用有限的时间很难给大家讲清楚，好在在座的各位都是物探界的精英，关于地面电法的概念和具体内容这里就不一一介绍了根据秘书处给我的题目，我简单地介绍几个地面电法的应用实例，与大家共同学习一、地面电法在煤矿采空区探测中的应用我国具有上千年的煤炭开采历史，煤矿采空区成为当今国民经济建设的一大灾害对采空区的探测研究开始于20世纪晚期，基本上以物探方法为主，经过30年左右的探索，目前在采空区探测领域比较可靠的方法包括高密度电阻率法、瞬变电磁法、可控源声频电磁法、测氡法和地震反射波法，而应用最为广泛的是瞬变电磁法1、瞬变电磁法在煤矿采空区探测中的应用效果图1 TEM中心回线装置2.5Hz视电阻率拟断面图图1是某矿采空区探测工作的瞬变电磁法试验剖面中心回线2.5Hz频段的视电阻率拟断面图试验位置选择在该矿2003年回采区及附近试验剖面前段为该煤矿的回采区，中部为规划采区，尾部为该煤矿两条扩帮大巷图中反映在0～50m桩号之间的160m视深度左右存在明显的采空区高阻异常同时在130～150m桩号和190m桩号以后两处160m视深度左右也存在明显的高阻异常。

与实际资料对应较好底部190m视深度左右的高阻水平条带是煤系地层基底奥陶系石灰岩的反映2、可控源声频大地电磁法在煤矿采空区探测中的应用图2是汾西矿区新峪煤矿采空区探测工程中一条剖面的可控源声频代大地电磁法卡尼亚电阻率拟断面图新峪煤矿位于吕梁山中段，汾河中游西岸，属黄土高原中低丘陵地貌，矿区最高点位于南部，海拔标高1173.5m，最低点位于矿区北部的兑镇河谷，海拔标高845.10m，相对高差328.40m矿区地势总体为南高北低，西高东低，区内沟谷纵横呈“V”字型发育，沟谷基本呈南北向新生界的黄土主要分布在山梁垣上，基岩一般多出露在沟谷中，沟坡陡峭，属中低丘陵类型新峪煤矿井田煤系地层的基底为奥陶系灰岩，在其上部沉积了石炭系、二叠系地层及第三、第四系红黄土层煤系地层与奥陶系为平行不整合接触矿区大部分地区被红黄土覆盖，在沟谷中出露有太原组、山西组、下石盒子组及上石盒子组地层区内主要含煤地层为石炭系上统太原组及二叠系下统山西组在矿区内分布众多小煤矿及古窑采空区，其中大部分分布于煤层埋藏较浅的西部，以开采上组煤为主，少部分小煤矿开采下组煤，在采空区或古空区内存有大量积水，由于它们之间相互连通，且处于矿井的上方或上山部分，对矿井开采构成较大威胁。

为此，开展了地面电法探测工作地面电法探测工作野外数据采集工作分别使用加拿大凤凰公司生产的V8多功能电法仪本次最深目的层约为300m，依据趋肤深度计算公式 选择最低频率为10Hz，最高频率为7680Hz, AB发射极距1.5km，MN接收极距20m，收发距10km,供电电流13A图中显示在780～860m桩号之间900m标高附近和1060～1100m桩号之间830m标高附近存在两个比较明显的低阻异常条带,对照采掘平面图分析，是采空区积水引起的异常图2 CSAMT视电阻率拟断面图3.高密度电法在煤矿采空区探测中的应用图3是山西某煤矿采空区探测的实验剖面的高密度视电阻率断面图该剖面地形平坦，煤层埋藏104m，采空区为该矿新近回采的一个长臂工作面特别适合高密度电法的施工条件试验工作试用重庆奔腾仪器厂生产的WDJW-5型多功能高密度电法仪使用10m道距100道的三极排列或对称四极装置进行，测量深度控制在150m从图中可以看出对应已知回采区的400～470m桩号之间有一个突出的高阻异常，该异常与煤矿提供的回采区位置对应良好图3 高密度法视电阻率断面图通过上述三个实例，初步给大家介绍了地面电法在煤矿采空区勘探中的应用效果。

不同的地质条件下选择不同的物探方法是物探工作的基本原则，不能人云己云，一味效仿二、地面电法在煤田构造及水害探测中的应用图2-1 交通位置图四川华蓥山龙滩煤电有限责任公司（下称龙滩公司）龙滩矿井位于四川省广安市与达州市大竹县交界处，现处于建井施工阶段，设计年产原煤90万吨其主平硐位于华蓥山复式背斜北段，由西向东，依次揭穿打锣湾背斜、田湾向斜至龙王洞背斜西翼之K1煤层，平均标高+310m，长4844m标高450m的轨道上山和人行上山、排矸斜井和施工斜井已经建成，而回风暗斜井中尚有长181m井巷未贯通2005年10月4日，正在施工中的回风暗斜井上山工作面，掘进至标高约+553m处时发生突水事故，至10 月22日共19天时间内，先后突水三次，造成重大的人员伤亡和经济损失为减少水害对矿井施工的影响，避免突水事故再次发生，龙滩公司委托我院进行“龙滩矿井水文地质补充勘探（物探）”工作此次物探工作的主要目的是探测测区内岩溶、裂隙富水区空间分布特征，重点探测测区内+440m～+680m标高范围内岩溶、暗河的空间分布根据这一目的，并结合实际地形及地质条件，施工前按照设计要求及《煤田电法勘探规程》4.5条规定，在已知岩溶积水区上方（回风暗斜井下山对应位置），使用IGGETEM-20型中功率瞬变电磁仪采集数据，对回线装置、供电电流、接收时窗、叠加次数等技术参数进行了试验。

图6 试验剖面TEM多测道二次电位剖面图结果表明：300×300m和200×250m中心回线两种装置虽然能够反映深部地质体的电性特征，但由于测区地形坡度大、地表潮湿、地质构造复杂、岩性基本为高电阻率灰岩，造成二次场能量衰减太快，信噪比低、分辨率差，无法满足本次工作的精度要求；100×100m重叠回线装置，虽然在深部（标高+400m以下）分辨率较低，但对主要探测范围内（标高+440m～+680m）的地质体电性特征反映明显图6是试验剖面（H14）线的多测道二次电位剖面图，根据龙滩公司提供的资料，积水巷道位于试验剖面的7号测点，从剖面图上可以看出5～7号测点之间存在一个明显的二次电位高异常，对应的视电阻率拟断面图（图7）上在650m标高以下的187.5～225m桩号（4～7号测点）之间存在明显的低阻局部异常，两图中异常对应良好异常区标高在+650m以下，这与施工揭露的含水裂隙带水位（+643～+647m）吻合试验表明在本区应用瞬变电磁法进行岩溶裂隙富水区的探测方法有效为确保测区主要勘探深度内的分辨率，提高成果资料的准确性，确定数据采集使用IGGETEM-20型中功率瞬变电磁仪采用100m×100m的单匝方形回线发送、接收的重迭回线装置；接收时窗0.5～40ms，供电电流10A左右，256次叠加的技术参数生产。

图7 试验剖面TEM视电阻率拟断面图三、地面电法在金属矿探测中的应用大部分金属矿与围岩的电学性质存在明显的差异，所以地面电法在金属矿探测中的应用相当广泛电法勘探本身种类繁多，基本上应用在金属矿勘探领域自然电位法以岩石的电化学性质不同为基础，对于寻找顶部位于前水面以上的金属硫化物矿床有良好的效果激发极化法利用了岩石的电化学性质和导电性，可以获得更多的物性资料信息，是目前金属矿探测应用比较广泛的手段电磁类方法是近几十年发展起来的交流电法，包括甚低频电磁法、瞬变电磁法、可控源声频大地电磁法等，这类方法的主要优点是地形影响较小，施工效率高，目前已经成为金属矿探测的主要方法图8是瞬变电磁法在铁矿探测中的一个实例图中在9号测点出的突出的低阻异常是厚层磁铁矿的反应，矿井揭露矿体厚度17m，为一条带状 图8 TEM视电阻率拟断面图5。