何 禹，黎 雨

（湖南省地質(zhì)調(diào)查院，湖南 長沙 410116）

臨武縣大理石資源儲量豐富，通過深精加工大力發(fā)展碳酸鈣新材料產(chǎn)業(yè)，并且引進(jìn)碳酸鈣的下游產(chǎn)業(yè)，形成新的產(chǎn)業(yè)集群，打造臨武新的支柱產(chǎn)業(yè)，能夠給當(dāng)?shù)鼐用裨黾邮杖?，提供大量就業(yè)機(jī)會，增加地方政府財(cái)政收入，是當(dāng)?shù)乇３纸?jīng)濟(jì)發(fā)展和社會穩(wěn)定的迫切需要。為此，臨武縣制定了《碳酸鈣產(chǎn)業(yè)發(fā)展五年行動計(jì)劃（2017-2021年）》，大力推進(jìn)碳酸鈣產(chǎn)業(yè)發(fā)展，計(jì)劃建成碳酸鈣深精加工區(qū)和關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)區(qū)，建立國家或省級高新技術(shù)企業(yè)及技術(shù)研發(fā)平臺，打造產(chǎn)值過百億、利稅過30億、工程建設(shè)就業(yè)1萬人以上的碳酸鈣產(chǎn)業(yè)基地。在全縣范圍內(nèi)選取碳酸鈣深精加工項(xiàng)目（一期），進(jìn)行碳酸鈣深精加工項(xiàng)目（一期）建設(shè)。

此項(xiàng)建設(shè)過程中存在一條公路為貫穿礦區(qū)與礦區(qū)鐵路之間的主道（工業(yè)大道）。在工業(yè)大道建設(shè)過程中，從地表發(fā)現(xiàn)一處巷道入口，巷道內(nèi)大部被充填。查明巷道下方采空區(qū)的分布范圍及埋藏深度，將是前期公路設(shè)計(jì)、治理的重要依據(jù)。

1 地質(zhì)、水文地質(zhì)概況

1.1 地形地貌

臨武地處南嶺山脈東段北麓地帶，境內(nèi)山系縱橫，溪河交織，形成了北西高、南東低的地勢輪廓。以西山及東山為分水嶺，南北分屬珠江水系和湘江水系，北西部隨湘江水系向北傾斜；東南部為臨武白堊系紅層盆地，珠江水系貫穿其中；北東部及西部分別為桃竹山、東山、西山山地，東、西山北麓河流呈樹枝狀匯入湘江。境內(nèi)海拔1000m以上的山峰有120余座，最高點(diǎn)為西山主峰天頭嶺，海拔1712m，最低點(diǎn)為五塘沖，海拔206m，相對高差1506m，地勢高低起伏，山體層巒疊嶂，聳立綿亙，地勢變化多姿。按中國專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ZBD14001-89分類，境內(nèi)分為構(gòu)造侵蝕堆積平原、構(gòu)造剝蝕丘陵、構(gòu)造侵蝕中～低山三個地貌類型。

1.2 地質(zhì)概況

勘查區(qū)內(nèi)地層僅出露二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P2l）。

二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P2l）：廣泛分布于評估區(qū)，巖性為薄～中層狀石英砂巖、砂巖、泥巖夾炭質(zhì)頁巖及礦層。出露厚度225m～381m。評估區(qū)內(nèi)揭露的巖性主要為砂巖、泥巖、炭質(zhì)頁巖夾礦層，巖層傾向一般115°～140°，傾角一般25° ～45°。

勘查區(qū)內(nèi)無巖漿巖分布。

2 在采空區(qū)勘查中的應(yīng)用

2.1 方法、技術(shù)

本次勘查，主要采用高密度電法、等值反磁通瞬變電磁法輔進(jìn)行勘探。

2.1.1 高密度電法

高密度電法（electrical resistivity imaging,簡稱ERI）起源于20世紀(jì)70年代末期的陳列電法探測思想，英國學(xué)者Johansson博士設(shè)計(jì)的電測深系統(tǒng)實(shí)際上就是高密度是最初模式[1]。

圖1 11線高密度電法反演斷面圖

高密度電法是基于垂直電流電測深與電測斷面法兩個基本原理的基礎(chǔ)上，通過高密度電法測量系統(tǒng)中的軟件，控制著在同一條多芯電纜上布置多個電極，使其自動組成多個垂向測深點(diǎn)或多個沒深度的探測斷面，根據(jù)控制系統(tǒng)的探測裝置類型，對電極進(jìn)行相應(yīng)的排列組合，按照測深點(diǎn)位置的排列順序或探測斷面的深度順序，逐點(diǎn)或逐層探測，實(shí)現(xiàn)供電和測量電極的自動布點(diǎn)、自動跑極、自動供電、自動觀測、自動記錄、自動計(jì)算、自動存儲。通過數(shù)據(jù)傳輸軟件將探測系統(tǒng)中存儲的探測數(shù)據(jù)調(diào)入計(jì)算機(jī)中，經(jīng)過軟件對數(shù)據(jù)處理后，可自動生成各測深點(diǎn)曲線及各斷面層或整體地電斷面的圖像[2]。

本次高密度電法采用的電極距為5m的溫納裝置進(jìn)行測量。

2.1.2 等值反磁通瞬變電磁法

目前瞬變電磁法大多采用的是單扎或多扎感應(yīng)線圈測量磁場的變化率，在發(fā)射電流關(guān)斷時，接收線圈本身產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，使得一次場磁通量不為零，并疊加在地下渦流場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢之上，因而造成瞬變電磁實(shí)測早期信號失真，從而影響淺部勘探的精度，形成探測盲區(qū)[3，4]。等值反磁通瞬變電磁法（OCTEM）就是基于怎么消除關(guān)斷前后接收線圈中的一次場磁通量中本身產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢這一思路提出來的。

等值反磁通瞬變電磁法與傳統(tǒng)瞬變電磁法原理相同，與傳統(tǒng)瞬變電磁法的裝置不同是，OCTEM以2個相同線圈通以反向電流時產(chǎn)生等值反向磁通的規(guī)律為理論依據(jù)，采用上、下2個大小相同，平行共軸的線圈，分別向其通以大小相等、方向相反的電流作為發(fā)射源，在雙線圈合成的一次場零磁通的平面上接收地下二次場，測量對地中收耦合的純二次場。從而可根據(jù)接收到的二次磁場隨時間的衰減規(guī)律獲得地下介質(zhì)地電信息[5]。

本次數(shù)據(jù)采集參數(shù)為：電源電壓12V，發(fā)送機(jī)電流8.5A，發(fā)送頻率6.25Hz，關(guān)斷時間0.04ms，疊加周期為400次。

2.2 采空區(qū)勘查

垂直巷道入口方向共完成了3條瞬變電磁法剖面和1條高密度電法剖面。11線高密度電法反演斷面圖如圖1所示。

通過分析11線高密度電法反演斷面圖，地表由于存在水洼、煤渣等電性不均勻體的存在，局部存在高阻、或低阻。在10m～28m埋深在10m～13m之間存在一個橢圓形低阻異常。由于礦區(qū)采空區(qū)經(jīng)過長時間的穩(wěn)定后，里面被水所充填，在高密度電法反演斷面圖上顯示為相對低阻，即推測此處在11線在水平位置10m～28m，埋深在10m～13m處為采空區(qū)。

為了確定位于工業(yè)大道上采空區(qū)的分布，我們進(jìn)一步采用了點(diǎn)距為1m的瞬變電磁法對11線進(jìn)行了重復(fù)測量，并平行布置了12線和13線以得到采空區(qū)的空間分布范圍。11線、12線和13線的反演斷面圖如圖2所示。

瞬變電磁法二維反演斷面圖顯示11線在水平位置10m～28m，深度10m～13m之間存在橢圓形低阻異常；13線在水平位置15m～20m，深度10m～13m之間存在橢圓形低阻異常；12線在水平位置5m～20m，深度10m～13m之間存在長條形低阻異常，推測在11線的10m～28m、13線的15m～20m、12線的5m～20m，深度在10m～13m之間為采空區(qū)，后期鉆探驗(yàn)證與物探推測吻合。

圖2 11線、12線和13線瞬變電磁法二維反演斷面圖

3 結(jié)論

通過上述高密度電法和瞬變電磁法在采空區(qū)勘查實(shí)例分析可以得出如下結(jié)論：

（1）在物探方法中，高密度電法集成了電測深法與聯(lián)合剖面法的特點(diǎn)，比常規(guī)電法采集更便捷，自動化程度更好。所成等值線圖通過和地質(zhì)結(jié)合，能更直觀的獲得地下一定深度的地電異常分布。

（2）當(dāng)?shù)V層被開采達(dá)到穩(wěn)定后，采空區(qū)被水充填，其與圍巖之間的電性差異明顯，但采空區(qū)地表不均勻體干擾嚴(yán)重且采空區(qū)一般地形條件復(fù)雜，對異常的解釋應(yīng)多種方法結(jié)合解釋，相互驗(yàn)證。

（3）等值反磁通瞬變電磁法作為一種新的技術(shù)方法，具有較強(qiáng)的抗干擾能力、縱向分辨率較高、靈敏度、信噪比。

（4）在復(fù)雜礦區(qū)，高密度電法的勘探深度對于埋深小于100m的采空區(qū)效果較好，但是對于埋深超過100m的采空區(qū)進(jìn)行勘探，應(yīng)采用瞬變電磁法進(jìn)行補(bǔ)充勘查。