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        地球物理勘探在煤田采空區(qū)的應(yīng)用研究

        2021-04-03 03:10:21張亞妮
        工程技術(shù)與管理 2021年24期
        關(guān)鍵詞:區(qū)分度電性電法

        張亞妮

        陜西省煤田物探測繪有限公司,中國·陜西 西安 710000

        1 引言

        通過對煤田采空區(qū)廢棄礦井洞的分布情況進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)存在一定的規(guī)律性,但是如果分析單個采空區(qū)廢棄礦井洞,將很難掌握分布的規(guī)律,在勘探工點(diǎn)的時候,電性背景值不是很大的情況下,采空區(qū)廢棄礦井洞很難引起異常。當(dāng)電性背景值相對比較大,但是采空區(qū)廢棄礦井洞沒有很大的規(guī)模,而且所填充的物質(zhì)背景值差異不是很大的時候,采空區(qū)廢棄礦井洞也不會出現(xiàn)很大的異常。此外,采空區(qū)廢棄礦的物理勘探曲線還會受到各種因素的影響。

        2 煤田采空區(qū)概況

        某地區(qū)建設(shè)的大橋有幾十座,這里有豐富的煤炭儲量,大量的煤炭資源為發(fā)電廠供應(yīng),并供應(yīng)居民用煤。這里的煤炭資源埋藏不是很深,當(dāng)?shù)鼐用窈茉缇烷_采煤炭,所以地下上百米深度出現(xiàn)煤礦采空區(qū)[1]。這個沿線有的采空塌陷區(qū)混雜沙漠、砂巖、砂土以及煤礦等,所以在進(jìn)行道路橋梁勘探以及設(shè)計(jì)的過程中存在很大的難度。在前期勘察工程地質(zhì)狀況的時候,下伏弱風(fēng)化基巖中煤礦采空區(qū)以及裂隙都已經(jīng)發(fā)育,如果不能將樁基處位置的地質(zhì)情況充分反映出來,就會導(dǎo)致橋梁工程存在安全隱患。為了保證橋梁安全使用,就要在地質(zhì)勘察中采用科學(xué)有效的物理勘探方法。

        3 地質(zhì)物理勘探方法介紹

        3.1 地質(zhì)物理勘探的基本原理

        其一,高密度電法。高密度電法是基于電阻率法使用的,多采用電極排列的方式,采用人工的方式將電流發(fā)送到地下,使地下的電場電流穩(wěn)定。在進(jìn)行電阻率勘探的時候通過采用自動轉(zhuǎn)換裝置可以自動觀測布置斷面,并對所獲得的信息自動記錄。

        其二,GDS電性分層技術(shù)法。GDS法作為電法勘探技術(shù)是基于電阻率實(shí)施的,其所發(fā)揮的主要作用是對工程精細(xì)測量,在地球物理?xiàng)l件上等同于高密度電法。

        其三,地震影像勘探(Z)T。地震影像勘探作為地震勘探方法,其對于彈性波自動采集。由于接收點(diǎn)距離比較遠(yuǎn),而且所采用的是大屏幕彩色顯示,使得剖面顯示更加直觀。

        3.2 沿線的地質(zhì)環(huán)境條件

        通過分析某地區(qū)的地質(zhì)資料,可以明確沿線的地質(zhì)環(huán)境條件如下:

        其一,沿線的裂隙沒有豐富的水量,隨著季節(jié)的不斷變化,裂縫的水量也會產(chǎn)生變化,包括覆蓋層孔隙的潛水、深部裂隙水以及弱水化基巖裂隙水等等,這個地區(qū)的溝谷比較密集,水位的埋藏非常深,所處的位置在地表下的20~100m,廢棄礦井洞都處于水位線的上面,但是,如果廢棄礦井洞的地勢非常復(fù)雜,通常都是處于大橋的引橋部位,如果廢棄礦井洞的地勢比較低,就會在橋墩的下部,因此,廢棄礦井洞電性的主要特征是電阻率較低。

        其二,下伏基巖主要包括三種巖,即泥巖、弱風(fēng)化砂巖和泥質(zhì)砂巖,在采空區(qū)廢棄礦井洞中以水為主要的填充物,密度不是很高。在水資源非常豐富的條件下,采空區(qū)廢棄礦井洞與圍巖之間存在一定的電性差異。

        其三,勘探區(qū)域內(nèi)的地層,上面覆蓋有砂土、砂巖、黃土、泥巖以及砂卵礫石,下面是煤層,兩者之間的波速不同,密度也存在差異。在地層中的廢棄礦井洞中填充有粘土和碎石土等等,所以廢棄礦井洞與其圍巖之間的差異是非常大的,所以采用地震映像勘探技術(shù)可以獲得良好的效果。

        3.3 應(yīng)用電法勘探法對棄礦井洞以及勘探深度進(jìn)行推斷

        其一,高密度電法。通過繪制風(fēng)控模型—區(qū)分度評估指標(biāo)斷面等值線圖對低值風(fēng)控模型—區(qū)分度評估指標(biāo)異常進(jìn)行有效識別,異常范圍要超過采空區(qū)廢棄礦井洞范圍,產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是由于采空區(qū)廢棄礦井洞周圍的裂隙已經(jīng)發(fā)育,廢棄礦井洞以及裂隙產(chǎn)生風(fēng)控模型—區(qū)分度評估指標(biāo)異常 。

        根據(jù)風(fēng)控模型—區(qū)分度評估指標(biāo)斷面等值線圖就可以對低值風(fēng)控模型—區(qū)分度評估指標(biāo)異常準(zhǔn)確識別,在整個的斷面控制范圍內(nèi)不能使用統(tǒng)一的風(fēng)控模型—區(qū)分度評估指標(biāo)值[2]。隨著電阻率提高,風(fēng)控模型—區(qū)分度評估指標(biāo)產(chǎn)生異常,不能及時消除一次導(dǎo)數(shù),低值風(fēng)控模型—區(qū)分度評估指標(biāo)產(chǎn)生異常,只能將特定范圍內(nèi)的采空區(qū)廢棄礦井洞異常反映出來。如果地形有所起伏,就會由于小路以及溝渠等一次畸度導(dǎo)致異常狀況,就需要根據(jù)野外工作所獲得的資料加以消除。

        其二,GDS法。隨著傳統(tǒng)電法勘探法不斷發(fā)展,GDS法應(yīng)運(yùn)而生,其適用于探測地層以及目標(biāo)物,基于此推斷電性在深度方向上所產(chǎn)生的變化情況,從而了解地質(zhì)情況,在推斷的過程中采用的方法與高密度電法基本相同。

        其三,地震映像法[3]。在分解地震映像資料的時候是基于地震映像時間剖面圖展開的。在反映地層地質(zhì)現(xiàn)象方面,通過觀測地震映像時間剖面圖,地層的分布情況以及形態(tài)特征得以體現(xiàn),了解各波組同相軸能量以及頻率變化情況,同時掌握扭曲錯動情況,就可以對采礦空區(qū)廢棄礦井洞的斷裂構(gòu)造情況作出判斷。

        其四,物理勘探深度。根據(jù)各物理勘探方法所具備的性質(zhì)、特點(diǎn)及以及勘察過程中所積累的資料,結(jié)合各種經(jīng)驗(yàn),使得勘察工作有較高的效率,采空區(qū)廢棄礦井洞信息更加準(zhǔn)確。

        4 結(jié)語

        通過以上研究表明,對煤田采空區(qū)進(jìn)行地球物理勘探,確定基巖面深度的時候,需要從綜合的角度分析地質(zhì)鉆孔資料,由于地區(qū)環(huán)境不同,跨徑橋梁樁基位置不夠精通,所采用的物理勘探方法也會有所不同。但是如果采空區(qū)正處于發(fā)育階段,采用傳統(tǒng)方法就不能獲得良好的效果,實(shí)施地質(zhì)鉆孔取樣的時候會受到地質(zhì)環(huán)境條件的限制,不能準(zhǔn)確了解樁基所在位置的采空區(qū)廢棄礦井洞發(fā)育情況以及裂隙發(fā)育情況,所以要充分考慮到橋梁躊徑以及巖層分布情況,基于此針對采空區(qū)發(fā)育地區(qū)采用相應(yīng)的物理勘探方法,可獲得良好的勘探效果,探明樁位處地質(zhì)狀況的時候更加科學(xué)合理,維護(hù)工程的安全可靠性。

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