高密度電法在湖南省常德市董家咀礦區(qū)水泥用石灰?guī)r礦水文地質(zhì)勘查中的應(yīng)用

侯林文

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心湖南總隊(duì)，湖南 株洲 412011)

礦區(qū)水文地質(zhì)條件對(duì)礦區(qū)開采安全性有較大的影響[1-3]。董家咀礦區(qū)開采深度大、面積廣，采用傳統(tǒng)的鉆探方式難以查明區(qū)域地質(zhì)條件，因此，在礦區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查中，高密度電法等一些物探方法較為常用[4-6]。與傳統(tǒng)的鉆探方法相比，高密度電法覆蓋面積廣、調(diào)查速度快，成果可結(jié)合鉆探成果綜合分析，結(jié)果較為準(zhǔn)確[7-10]。結(jié)合湖南常德董家咀礦區(qū)水文地質(zhì)勘查工程，對(duì)高密度電法在礦區(qū)水文地質(zhì)勘查中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

圖1 高密度電法測(cè)量電場(chǎng)分布示意圖

1 工程概況

湖南省常德市董家咀礦區(qū)水泥用石灰?guī)r礦礦區(qū)面積0.540 5 km2。礦區(qū)地貌類型為丘陵地形，海拔高程48.91～75.06 m，相對(duì)高差26.15 m。地形坡度0°～10°，礦區(qū)內(nèi)多為旱地，少量農(nóng)田。臨近雷公廟礦區(qū)石灰?guī)r礦在開采過程中，出現(xiàn)礦坑涌水量較大，日涌水量為2萬～5萬 m3，排水電費(fèi)高，已顯著影響礦山經(jīng)濟(jì)效益，董家咀礦區(qū)距離雷公廟礦區(qū)較近，因此，開展礦區(qū)防治水技術(shù)研究，設(shè)計(jì)并實(shí)施合理的防治水工程意義重大。

2 物探方法原理

2.1 高密度電阻率法基本原理

高密度電法主要是利用人工向地下供電，從而形成電流場(chǎng)，高密度電法示意圖見圖1。采用高密度電法進(jìn)行水文地質(zhì)調(diào)查時(shí)，主要依據(jù)電流分布的差異性判斷水文地質(zhì)條件和分布特征。對(duì)于測(cè)線較長的區(qū)域，可采用重復(fù)電極排列的方式提高勘測(cè)精度。

2.2 高密度電法測(cè)線布置

為探明礦區(qū)邊界范圍內(nèi)標(biāo)高-20 m以上各種地質(zhì)構(gòu)造和水文條件，采用高密度電法、聯(lián)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條測(cè)線，具體布設(shè)見表1。

3 異常結(jié)果分析

本次高密度物探工作共圈定了22處局部低阻異常，推斷它們?yōu)槌涮钊芏?、巖溶發(fā)育區(qū)、少數(shù)為含水風(fēng)化泥質(zhì)白云巖或巖溶發(fā)育區(qū)引起。異常數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表2。

表1 測(cè)線布置方案

表2 異常統(tǒng)計(jì)表

圖2為WT1線聯(lián)合剖面曲線圖，圖3為WT1-1線、WT1-2線聯(lián)合剖面圖，圖4為WT1線240號(hào)點(diǎn)激電測(cè)深曲線圖。

圖2 WT1線聯(lián)剖曲線圖

圖3 WT1-1線、WT1-2線聯(lián)剖曲線圖

圖4 WT1線240號(hào)點(diǎn)激電測(cè)深曲線圖

據(jù)圖2，在WT1線240號(hào)點(diǎn)可見異常(低阻正交點(diǎn))，針對(duì)這個(gè)異常點(diǎn)我們布置了兩條旁側(cè)聯(lián)剖測(cè)線，分別是以WT1線240號(hào)點(diǎn)為中心兩端各50 m(WT1-1線、WT1-2線)，根據(jù)圖3可知，在WT1-1線230號(hào)點(diǎn)處見明顯異常，推斷此異常為WT1-1線230號(hào)點(diǎn)與WT1線240號(hào)點(diǎn)連線的一條斷裂帶,由高密度資料顯示此斷裂帶處于低阻異常區(qū)，兩種方法解釋結(jié)果吻合。據(jù)圖4可知，在深度90 m處視極化率異常達(dá)到最大值，推斷為此斷裂帶中心點(diǎn)。

圖5為WT2線聯(lián)合剖面曲線圖，圖6為WT2-1線、WT2-2線聯(lián)合剖面圖，圖7為WT2線330號(hào)點(diǎn)激電測(cè)深曲線圖。

圖5 WT2線聯(lián)剖圖

圖6 WT2-1線、WT 2-2線聯(lián)剖圖

據(jù)圖5，在WT2線330號(hào)點(diǎn)可見異常(低阻正交點(diǎn))，針對(duì)這個(gè)異常點(diǎn)我們布置了兩條旁側(cè)聯(lián)剖測(cè)線，分別是以WT2線330號(hào)點(diǎn)為中心兩端各50 m(WT2-1線、WT2-2線)，根據(jù)圖6可知，在WT2-1線310號(hào)點(diǎn)可見異常，WT2-2線沒有明顯異常，兩個(gè)低阻正交點(diǎn)的連線推斷為斷裂帶，其方向?yàn)閿嗔褞У淖呦?，由高密度資料顯示此斷裂帶處于低阻異常區(qū)，兩種方法解釋結(jié)果吻合。據(jù)圖7可知，在深度120m處視極化率異常達(dá)到最大值，推斷為破碎帶中心點(diǎn)。

圖7 WT2線330號(hào)點(diǎn)激電測(cè)深曲線圖

4 結(jié)語

(1)場(chǎng)地內(nèi)第四紀(jì)覆蓋層約10～30 m，場(chǎng)地內(nèi)巖溶及充水破碎帶較發(fā)育，集中分布于測(cè)區(qū)西部，高密度電法表現(xiàn)為低阻異常；從兩條聯(lián)剖測(cè)線和測(cè)深曲線圖資料看，測(cè)區(qū)西部發(fā)育兩條斷裂帶。

(2)在第四系土層分布區(qū)未見到高阻圈閉異常，推斷測(cè)區(qū)少有空洞存在。區(qū)內(nèi)所探測(cè)到的低阻異常多由巖溶發(fā)育及充水破碎帶引起，各測(cè)線之間的異常區(qū)域相互關(guān)聯(lián)緊密。

(3)綜合10條高密度電法剖面、6條聯(lián)合剖面視電阻率剖面，場(chǎng)地內(nèi)低異常皆為低阻異常，面積較大，范圍較廣。推斷多由充水帶、充填溶洞引起，分布兩條巖溶斷裂帶，巖溶斷裂帶寬度10 m左右，且長度較長。

(4)綜合10條高密度測(cè)線異常特征，推測(cè)測(cè)區(qū)地下水流向?yàn)橛闪严断蚋凰畢^(qū)流動(dòng)。