帥恩華

摘要：結合工程實例，介紹了超高密度電阻率法在勘探燒變巖富水帶中的應用，總結了數據采集過程中的注意事項，并將成果與實際資料作了對比分析。結果表明，該方法在燒變巖富水帶的分布范圍、埋藏深度等方面的勘察上都取得了較好的效果，是一種能有效探測燒變巖富水帶的物探方法。

關鍵詞：超高密度電阻率法；燒變巖；破碎帶；礦井水害

引言：在新疆煤田火燒影響范圍大、地域廣，而火燒形成的燒變巖對煤田開采形成了一系列危害：其中以燒變巖富水帶來的礦井突水的危害為甚，因此探測燒變巖富水帶為解決煤礦水害有重要的現實意義。燒變巖是地表附近的厚煤層在地質歷史時期自然使圍巖受到火燒而形成的特殊類型的巖體。不同巖性受熱后形成的燒變巖，結構有所差異。一般粉砂巖、泥巖燒變變形破壞后，呈片狀、棱片狀等碎塊狀，裂隙發(fā)育，富水性強。隨著對燒變巖富水帶探測的要求越來越高，而其它普通物探方法：如瞬變電磁法、直流電法等受地表條件和財力限制，采集的數據信息量有限，分辨率也不高。超高密度電阻率法具有高分辨率、高效等特點，能滿足目前燒變巖勘察中要求。

1基本原理

高密度電測深法是一種高分辨的電法探測技術，與常規(guī)直流電法勘探一樣，是以探測地下目標體與圍巖之間的導電性差異為基礎的一種地球物理勘探方法。當人工向地下加載直流電流時，在地表利用相應的儀器觀測其電場分布，通過研究這種人工施加電場的分布規(guī)律達到解決地質問題的目的。高密度電阻率法視電阻率的求取與常規(guī)電阻率方法一樣，通過給供電電極A和B供電流I，利用測量電極M和N測量電位差△u就可以獲得MN兩點間的視電阻率值。高密度電法測量裝置常用的類型有：對稱四極、對稱偶極、施倫貝謝爾、偶極-偶極、單極-偶極、赤道偶極裝置。

超級高密度電法的基本原理與普通高密度電法一致，其與普通電法的主要差異是：超級高密度電法一次布設的電極是普通高密度電法的幾倍：超級高密度電法使用的直流電源電壓遠高于普通高密度電法：超級高密度電法勘探深度能夠到達幾百米，而普通高密度電法只能達到80m左右。

2測區(qū)地球物理特征

地質目標體的地球物理特征是電法勘探的重要物性參數，明顯的物性差異是電法勘探的實施必要前提，也是合理選擇物探方法和技術參數的依據。測區(qū)地層主要煤系地層為下侏羅統(tǒng)塔里奇克組上段和中段，上段和中段均由煤層和砂泥巖構成：其中上段中的5煤火燒最為嚴重，而中段的7煤與10煤相對于5煤火燒范圍要小一些，而當砂泥巖發(fā)生燒變富水后與未燒變的砂泥巖存在很大的電阻差異，這為超高密度電法提供了勘探的物性基礎。

3工程概況

本次高密度電法探測根據地質任務要求，在煤礦東北部歷年突水事故發(fā)生處，垂直于巖層走向（正北正南）布設測線13條，其中（5條長632m，8條712m），電極間距均為8m。

根據試驗結果采用了溫納裝置，供電電壓1000V，接地電阻小于1000Q·m：共完成測線13條。野外實測數據經過數據檢查、反演計算、數據合并等處理后，形成綜合剖面，用surfer繪制出視電阻率剖面。在剖面解釋的基礎上繪制平面圖，最終形成綜合平面賦水圖。

4資料解釋

本礦區(qū)的巖體燒變標高一般深達1750m，走向西東的向斜為礦區(qū)主要構造，勘探控制區(qū)域位于向斜的北翼，淺部為較薄的Q4土層，土層下部由砂泥巖組成的煤系地層；如果燒變巖裂隙被水充填，因水的電阻率很低，而不含水的燒變巖的電阻率較高，且未燒變的巖體因本身就有一定的含水量，所以其電阻率較不含水的燒變巖低：因此用電法在燒變巖地區(qū)找水的主要解釋方法是在找低阻點，這些低阻點往往就是含水的燒變巖或裂隙或破碎帶。通過數據合并和反演處理，得出13個綜合剖面。圖1所示為55號測線綜合視電阻率斷面圖，根據下5煤與下7煤高阻發(fā)育情況，并結合磁法勘探，推測巖石燒變深度一般發(fā)育至標高+1770m，其中1號異常為燒變巖裂隙富水帶，而2、3號異常均為構造裂隙富水帶。

在剖面解釋的基礎上繪制平面圖，最終形成綜合平面賦水圖，見圖2在綜合平面圖上，共解釋2個燒變巖富水帶，其中s10-2燒變巖富水帶為其歷史突水事故水源，其突水點見圖上紅色圓圈處。

結論：（1）在燒變巖地區(qū)，超高密度電阻率法對燒變巖富水帶的勘察具有很好的效果，分辨率高，定位準確，能滿足工程勘察的高精度要求。（2）在進行布設電極時，要特別注意處理好接地電阻，盡量使接地電阻小于1000Qm。（3）電極需一次布設完成，供電電壓應能滿足勘探控制深度。（4）在解釋資料時，應注意斷面解釋與平面解釋相結合進行，避免得出與實際情況不相符合的結果。