综合物探方法在采空塌陷区调查中的应用_董杰

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1、第37卷第3期物探与化探Vol．37，No．32013年6月GEOPHYSICAL＆GEOCHEMICALEXPLOＲATIONJun．，2013DOI:10．11720/j．issn．1000-8918．2013．3．34综合物探方法在采空塌陷区调查中的应用1，2123董杰，孟庆生，尹明泉，张心彬(1．中国海洋大学环境科学与工程学院，山东青岛266100;2．青岛地质工程勘察院，山东青岛266000;3．山东省煤田地质规划勘察研究院，山东泰安271000)摘要:在山东某金矿区浅层采空塌陷地质灾害调查中

2、，为准确圈定采空区的空间分布，根据对探测场地地质条件和外界环境因素的综合分析，采用探地雷达法和瞬变电磁法开展了野外探测工作。通过对典型断面图上采空区异常特征的分析，推测了采空区的规模和埋深，并结合钻孔进行了验证。研究结果表明，综合物探方法应用于浅层金矿采空区调查是快速、有效的。关键词:探地雷达;瞬变电磁;采空区;地质灾害中图分类号:P631文献标识码:A文章编号:1000－8918(2013)03－0557－04［1］山东某金矿具有悠久的开采历史，长期以来通要道，重载车辆较多。据矿业集团调查资料证实，混

3、乱的开采秩序造成大量的采空区未经充填，且采矿区浅层矿脉均已被采空，绝大部分未经处理。自空分布记录资料严重匮乏。一些位于浅层的采空区2010年以来，发现矿区内部分路面出现塌陷、裂缝在重载车辆震动等外部因素作用下，引起岩体滑移，等地质现象，造成局部路段被迫封闭，初步推测可能产生大面积地面塌陷、地裂缝，严重影响了居民的生与地下金矿采空隐患有关。［2－4］命财产安全。因此，采用快速有效的探测手段2物探方法的可行性对地下采空区进行调查，查明其埋深、空间尺度、硐内充填情况、硐顶有无坍塌等，为安全治理提供基础地下介质

4、的介电性差异是探地雷达探测的地质资料，具有非常重要的意义。前提。一般覆盖层、岩石、空气(或水)之间存在明目前用于采空区探测的手段主要有地质调查显的介电差异。通常采空区的存在形式有两种，一［5］法、钻孔探测法和地球物理探测法。地球物理探种是保存完好，以空洞、充填或半充填赋存，另一种测法包括地震法、电阻率法、电磁法等，因其具有无是顶板塌陷，形成冒落带、弯曲带和裂隙带［3］。不损、快速、精度高并可开展面积性普查等优点，有很论哪种形式的采空区，都会引起岩体介电性质的局［6－11］多成功的应用。然而，由于采空区具

5、有隐蔽性部变化，这就为开展探地雷达探测提供了有利的前强、空间分布规律性差、地质条件复杂等特点，再加［12］提条件。上物探解释的多解性，单一物探方法调查结果的精地下介质的电阻率差异是瞬变电磁法的应用前度和可靠性不高。基于以上认识，综合分析探测场［13－15］提。根据地质资料分析，场区表层松散，雨水地实际条件，选择探地雷达和瞬变电磁法开展矿区入渗呈现低阻反映。其下岩层风化程度低，透水性浅层采空塌陷地质灾害的调查工作。差，当岩层完整时其电阻率较高。地下矿体被采空1调查区概况后，若采空区未被充填，表现为高电阻率

6、;若采空区被水充填，则电阻率较低。当采空区顶板塌陷或回调查场地位于台上金矿床带，矿床形成受破头填不均时，由于塌陷岩体空隙、裂隙的存在，也会呈青蚀变带控制，岩石出露较好，风化带很浅。岩性为现出高阻异常特征，而当空隙含水时为低阻异常体。黄铁绢英岩化花岗岩、黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩无论哪种情况，探测目标体与围岩都存在明显的电或黄铁绢英岩化碎裂岩。区内地表较平坦，周边山体陡峭，上方有多条高压输电线、通讯电缆通过，地阻率差异，因此，应用瞬变电磁方法探测采空区的方下有一条光缆横穿测区。测区内公路为矿区主要交案具有可

7、行性。收稿日期:2012－05－30·558·物探与化探37卷绘制了精度较高的深度断面图。3野外工作与资料处理利用瞬变电磁法进行探测时，接收的瞬变信号根据调查区现有的地质资料和地形条件，并考中的噪声主要包括仪器系统本身的噪声和外部干扰虑尽量减小场区上空高压电线、光缆产生的电磁干噪声，其中外部干扰远大于仪器内部噪声，主要包括扰影响，物探测线均按照与金矿脉的走向垂直或斜来自外部的电磁噪声和非目标体引起的地质噪声，交的方式布设。外业工作中共布设探地雷达测线2地质噪声主要取决于发射线圈的边长，外部电磁噪条，瞬变

8、电磁测线2条，为提高资料解释的准确度，声由天然的电磁场噪声和人文电磁噪声。人文电磁相同位置探地雷达测线与瞬变电磁测线基本重合。噪声主要包括电力线网、工业用电、有线广播网、中测线位置如图1所示。波及甚低频电台等设施产生的电磁场，在城市内进行瞬变电磁勘探时，必然存在着这些电磁噪声。此次探测场区就包括高压电线、光缆等电磁干扰源，为消除这些噪声影响，提高资料的信噪比，对采集到的数据使用了GeoElectro2．0数据处理系统，主要处理步骤有数据载入