【摘 要】在多礦地區(qū)的地質(zhì)勘查中很多都是地下采空區(qū)，因?yàn)槠渥陨韽?fù)雜的地質(zhì)條件，通常在點(diǎn)線上揭示目的物的這種傳統(tǒng)鉆探方法想要完整地反映出地下空間巖土層的展布情況是很難的，而相較其輕便、經(jīng)濟(jì)、迅速的物探，在地下采空區(qū)的工程地質(zhì)勘察中，因?yàn)樗芗皶r(shí)解決在工程地質(zhì)測(cè)繪中很難推斷又急需了解的地下地質(zhì)情況，所以被廣泛應(yīng)用。本文簡(jiǎn)單探討了物探在地下采空區(qū)工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】工程地質(zhì)勘探；物探；鉆探；地下采空區(qū)

1 物探的簡(jiǎn)要概述

1.1 物探的含義

地球物理勘探簡(jiǎn)稱為物探，它對(duì)物探儀器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，對(duì)產(chǎn)生的異常物體進(jìn)行推斷，結(jié)合地質(zhì)情況，運(yùn)用計(jì)算機(jī)程序，通過(guò)專門儀器探測(cè)地表層各種地質(zhì)體，然后進(jìn)行地層劃分的物理場(chǎng)，它也是一種勘探方法，用來(lái)判定水文地質(zhì)條件、地質(zhì)構(gòu)造和其他各種物理現(xiàn)象。

1.2 物探方法的使用

物探相對(duì)于鉆探和坑探這兩種勘探手段來(lái)說(shuō)，并不是直接勘探手段，而是間接勘探手段，由于地質(zhì)體具有導(dǎo)電性、磁性、彈性、裂隙性、放射性、固結(jié)程度、密度等不同的物理性質(zhì)和物理狀態(tài)的原理，基本能夠判定如大小、形狀、埋深之類的地下各種地質(zhì)體的基本情況，而勘探出的地質(zhì)體的物理狀態(tài)和物理性質(zhì)與其他地質(zhì)體之間或者是地質(zhì)體各部分之間的差異越明顯，證明用物探方法獲得的結(jié)果就越好。

1.3 常見(jiàn)的物探方法

物探方法主要有重力勘探、磁法勘探、電法勘探和地震勘探這四種。電法和磁法多用于固體礦產(chǎn)的勘探，地震多用于石油勘探。電剖面法、電測(cè)探法、自然電場(chǎng)法、高密度電法、瞬變電磁法、激發(fā)極化發(fā)、可控源音頻大地電磁測(cè)探法都屬于電法勘探；淺層反射波法、淺層折射波法和瑞雷波法屬于地震勘探；聲波法、地震波法屬于彈性波測(cè)試，這些方法在工程中都很常見(jiàn)。

2 工程資料的實(shí)例解釋

據(jù)了解在淄博市老煤采礦區(qū)，有個(gè)洪六變電站，在地下很可能存在采空區(qū)域，但由于它開(kāi)采年數(shù)太久，一些關(guān)于采厚、開(kāi)采方式以及開(kāi)采程度的情況已經(jīng)無(wú)法知道，由于該地區(qū)的采空區(qū)都在地下40米以下，如果想要用鉆探方法探查采空區(qū)，所以就得要求鉆孔深度大和分布范圍廣。這種情況，物探相較于鉆探就省時(shí)省力而且效率很高，因此，進(jìn)行鉆探或坑探之前，為了減少鉆探工作量和降低勘探的總造價(jià)就要采用物探方法對(duì)這些廠區(qū)周圍地質(zhì)環(huán)境的采空情況進(jìn)行調(diào)查。

這種工程物探方法采用了四級(jí)裝置，是直流激電測(cè)深。其中為了保證探測(cè)質(zhì)量，采取了一些措施就是在供電電極中間加密。大地選頻不同的深度通過(guò)不同頻率反映，一般剖面點(diǎn)距為5米。正向測(cè)量是剖面從小號(hào)到大號(hào)施工，反向測(cè)量是從大號(hào)向小號(hào)施工。

激電電阻率是測(cè)深的，其中電阻率異常，其低值異常反應(yīng)和高值異常反應(yīng)表現(xiàn)不同，分別為土層軟弱、巖石破碎和巖石堅(jiān)硬完整性好以及保護(hù)完好的采煤巷道。極化率異常，高值反映和低值反映不同在于地下空虛和煤層的存在。大地選頻的高值和低值分別反映了采礦巷道和踩空塌陷的現(xiàn)象。在低值中存在的小高值，能夠反映開(kāi)采中的巷道。實(shí)際工作中，選頻曲線同步上升和下降以及不同步上升和下降說(shuō)明了采礦巷道保存的好壞，不好的話就證明有坍塌并且分離性大的情況。

一般激電選頻低阻異常和高阻異常，推斷是采煤塌陷導(dǎo)致的軟弱地層和采煤巷道。開(kāi)采塌陷的程度靠電阻率異常值來(lái)反映，如果極化異常說(shuō)明地下局部有空洞。

對(duì)物探實(shí)例資料的了解進(jìn)行推斷分析能夠初步判定此地下工程地質(zhì)情況：

（1）該地下煤層僅僅是程度不同，已經(jīng)普遍開(kāi)采。

（2）場(chǎng)地內(nèi)發(fā)現(xiàn)的采煤巷道保存良好，上部地層穩(wěn)定，影響不到地表。

（3）地表下形成了軟弱地層，應(yīng)是由于采煤引起的上部巖層坍塌和彎曲以及冒落，導(dǎo)水裂隙發(fā)育所致，整個(gè)場(chǎng)地的軟弱地層普遍存在。

3 工程物探方法

3.1 直流電法

一般在工程地質(zhì)勘察時(shí)經(jīng)常遇到一種情況，就是關(guān)于目的體埋深和規(guī)模較小的情況，這就要求進(jìn)行電法勘察時(shí)必須小點(diǎn)距、高密度的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，這與常規(guī)電法相比開(kāi)展工作來(lái)說(shuō)，施工效率高而且精度大。高密度電阻率法是探測(cè)地下巖土體目前最常用的方法，同時(shí)二維電的斷面測(cè)量用的高密度電阻率法，具備兩種功能就是剖面法與探測(cè)法。它的特點(diǎn)是信息量大和施工效率高，而且是通過(guò)自動(dòng)采集系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的，這樣可以實(shí)時(shí)處理軟件資料，自動(dòng)繪制和打印成果圖件。電阻率的智能化程度也得到了很大的提高，對(duì)地下目的物的探測(cè)在一般勘查中很有效果；高密度電阻率法工作裝置形式很多，可根據(jù)場(chǎng)地和勘查深度的情況選擇點(diǎn)距與總電極數(shù)。

3.2 地質(zhì)雷達(dá)

有輕便、分辨率較高和抗干擾性強(qiáng)性質(zhì)的地質(zhì)雷達(dá)，在公路質(zhì)量檢測(cè)、考古和地質(zhì)勘探方面發(fā)揮了很大的作用。影響地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)深度和分辨率的主要因素是天線中心頻率、距離、偶極方向，這些設(shè)備參數(shù)以及與地下介質(zhì)的電性和電磁波在其中的傳播速度有關(guān)。

4 物探方法優(yōu)缺點(diǎn)分析

通過(guò)分析實(shí)踐資料證明，物探在采空區(qū)的工程地質(zhì)勘查中，對(duì)于探測(cè)地下地質(zhì)的情況為較迅速和方便，而且對(duì)于探測(cè)工作的布置能夠起到方向性的作用。所以，物探方法對(duì)于一個(gè)未知的勘探區(qū)域有如下優(yōu)缺點(diǎn)：

4.1 優(yōu)點(diǎn)

（1）為了實(shí)現(xiàn)合理布置鉆孔工作量，可以利用物探方法準(zhǔn)確探明復(fù)雜的基巖面起伏狀況。

（2）物探可采用專業(yè)儀器對(duì)地下采空區(qū)的分布情況進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)出來(lái)的結(jié)果可以為鉆探的布置提供方便，兩者結(jié)合在一起使用能夠掌握勘測(cè)范圍以內(nèi)的采空分布情況。

（3）對(duì)于地下人工設(shè)施的規(guī)模和基本情況，可以通過(guò)物探方法準(zhǔn)確的了解。如果人工設(shè)施的規(guī)模較小，在經(jīng)濟(jì)上來(lái)說(shuō)，就沒(méi)有必要投入大量的鉆探工作了。

（4）在勘查時(shí)，物探方法不管在水域或者陸域都能夠探測(cè)出水下和地下地層的變化情況，從而避免了對(duì)環(huán)境的影響，對(duì)于降低鉆探的工作量也發(fā)揮了很大的作用，節(jié)約經(jīng)費(fèi)、減少成本。

（5）對(duì)于一些完整的工程地質(zhì)資料，物探能夠節(jié)省時(shí)間，比較快的提供出工程地質(zhì)的埋深以及斷裂構(gòu)造和古河古道的分布情況。而且，工程物探能夠連續(xù)觀測(cè)，和鉆探這種電測(cè)的結(jié)果相比有足夠的優(yōu)勢(shì)，原因在于層位起伏變化大、斷裂分布的地質(zhì)問(wèn)題。

4.2 缺點(diǎn)

（1）探測(cè)的目標(biāo)受密度、電和磁等的影響，在不同巖層介質(zhì)之間，這類的差別越大，勘察的效果就越好。

（2）工程物探是間接勘察，勘察單位的地質(zhì)解釋水平，以及勘察所采用的技術(shù)和方法都需要對(duì)采集回來(lái)的外業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行地質(zhì)解釋和數(shù)據(jù)處理，這樣才能達(dá)到滿意效果。

（3）在工程勘探上，不能提供需要的一些巖土力學(xué)參數(shù)，要想取得好的結(jié)果，必須要和鉆探相配合。

5 結(jié)語(yǔ)

物探方法和鉆探類似都能夠科學(xué)有效的解決在工程地質(zhì)中存在的問(wèn)題，而且物探的投入小，比較節(jié)省成本。目前，大多數(shù)勘察工作者已經(jīng)接受并重視到勘察時(shí)物探起到的作用，而要想在勘察巖溶區(qū)和采空區(qū)時(shí)提高效率和減少成本，最好的辦法就是采取物探與鉆探結(jié)合的方法。

【參考文獻(xiàn)】

[1]范維強(qiáng)，李君源.物探與鉆探方法相結(jié)合在工程地質(zhì)勘查中的應(yīng)用[J].西部探礦工程，2005增刊.

[責(zé)任編輯：丁艷]