勘探方法论文：勘探线长与测深关联分析

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本文作者：杨玉蕊1张义平1缪玉松1齐宪秀1马迎雷2作者单位：1贵州大学2洛阳市栾川县电业局

本实例是对贵州省某矿进行地下水富含状况进行探测，面积为2.85km2，探测深度为50～250m。根据地形条件使用DUK-2A型电法测量系统，分别布设300、600、900、1200m不同长度的勘探线，研究测量深度与勘探线长度相关性。

工程地质概况

矿区地势由东向西逐步抬升，形成明显的阶地。矿区地层倾向235°～225°，倾角为10°～15°，平均倾角为13°，总体表现为单斜构造。区内未发现断裂构造，总的来说，矿区构造复杂程度简单。地貌类型属高原低中山溶蚀侵蚀地貌。区内岩溶发育，落水洞、溶洞在区内均有分布。区域上出露地层主要有二叠系和第四系。含煤地层为二叠系的梁山组，M1煤层为区内唯一可采煤层，倾角10°～15°，平均倾角13°。

物探线布置

在勘探区域内，依据地质资料，在地形起伏较小、坡度较缓处共布置了7条勘探线。勘探线横惯主要巷道、采空区、煤层露头。测点位置采用高精度eTrex手持GPS卫星定位仪导航定点，点位误差为±5m。其中剖面4测量了300m勘探线、600m勘探线、900m勘探线和1200m勘探线四组数据（图4），本文将对四组数据反演图像进行分析，对比其探测效果。300m勘探线电极总数为30，收敛标志为1，测量时最大电极间距为6，即nmin=1，nmax=6，A=27，M=28，N=29，B=30完成跑极。600m勘探线电极总数为60，收敛标志为1，测量时最大电极间距为16，即nmin=1，nmax=16，A=57，M=58，N=59，B=60完成跑极。900m勘探线电极总数为90，收敛标志为1，测量时最大电极间距为24，即nmin=1，nmax=24，A=87，M=88，N=89，B=90完成跑极。1200m勘探线电极总数为120，收敛标志为1，测量时最大电极间距为24，即nmin=1，nmax=24，A=117，M=118，N=119，B=120完成跑极。

探测结果分析

1300m探测结果

300m勘勘探线电阻率成像及分析图见图5。探测最大深度为53m。推测剖面上有一条节理裂隙异常F1。节理裂隙异常F1视电阻率等值线向下凹起呈低阻板状体异常，走向北西，倾向北东，距地表较近，对煤炭采掘无影响。由于探测深度有限，未发现岩溶空洞异常及水岩溶空洞异常。

2600m探测结果

600m勘探线电阻率成像及分析图见图6。探测最大深度为140m。推测剖面上有有2条节理裂隙异常F1、F2；2个岩溶空洞异常K1、K2，其中K2中心标高为+1285m；2个水岩溶空洞异常G1、G2。其中F1与300m勘探线中的F1为同一异常，K1在300m勘探线长度覆盖但深度未达到的空间内，F2、K2、G1及G2在300m勘探线长度探测范围外异常。节理裂隙异常视电阻率等值线向下凹起呈低阻板状体异常：F1与300m探测结果一致；F2走向北东，倾向北西，穿过M1煤层，对煤层采掘有一定影响。岩溶空洞在断面图上视电阻率等值线呈高值圈闭，形状近似椭圆，本勘探线上的两个岩溶空洞K1、K2距煤层较远，且面积不大，对煤炭采掘无影响，水岩溶空洞G1距煤层较远，虽面积不大，但由于可能与F2断层关联，对煤炭采掘形成一定影响，水岩溶空洞G2下部贯穿煤层，对煤炭采掘影响较大。

3900m探测结果

900m勘探线探测电阻率成像及分析图如图7所示。探测最大深度为223m。推测剖面上有2条节理裂隙异常F1、F2；3个岩溶空洞异常K2、K3、K4，其中K2中心标高为+1280m，K3中心标高为+1238m，K4中心标高为+1350m；3个水溶空洞异常G1、G2、G3。其中F1、F2、K2、G1、G2与600m探勘探线上为同一对应异常。K3、G3在600m勘探线范围内，由于探测深度不足，异常未能显示，K4为600m勘探线长度探测范围外异常。F1、F2、K2与600m勘探线结果一致，K4岩溶空洞距煤层较远，且面积不大，对煤炭采掘无影响；K3面积较大且横贯M1煤层，后期煤炭采掘要防止该岩溶空洞涌水。水岩溶空洞异常在断面图上视电阻率等值线呈低阻圈闭异常。本勘探线上G1异常中心距煤层较远，与600m勘探线结果不同，其与F2关联性消失，对煤炭采掘影响不大；K1的高阻圈闭体对应位置，有大范围高阻区域，但并未闭合，可见勘探线长度会影响对某一深度异常的解释；G2、G3异常横贯煤层，对煤炭采掘影响较大。

41200m探测结果

1200m勘探线探测电阻率成像及分析图如图8所示。探测最大深度为245m。推测剖面上有3条节理裂隙异常F1、F2、F3；3个岩溶空洞异常K2、K3、K4，其中K2中心标高为+1280m，K3中心标高为+1238m，K4中心标高为+1350m；5个水岩溶空洞异常G1、G2、G3、G4、G5。其中F1、F2、K2、K3、K4、G1、G2、G3均与900m探勘探线上为同一对应异常。G4、G5位于900m勘探线长度覆盖但深度未达到的空间内。F3为900m勘探线长度探测范围外异常。F1、F2、K2、K3、K4、G1、G2、G3对煤炭采掘影响同900m勘探线分析。F3走向北东，倾向北西，煤层采掘无影响。G4异常中心距煤层较远，对煤炭采掘影响不大，G5异常上部贯穿煤层，对煤炭采掘影响较大。

5对比分析

1)探测深度分析

根据高密度电法探测深度的经验算法是1/3~1/2（AB/2），则300米勘探线探测深度为50~75m，600m勘探线探测深度为100~150m，900米勘探线探测深度为150~225m，1200m勘探线探测深度为200~300m。本实验中四条勘探线探测深度分别为53m、140m、223m、245m，相差83m，符合经验算法。

2)探测范围及成像图对比分析

300m勘探线起始点号为1～30，探测最低点标高为+1250m；600m勘探线起始点号为1～60，探测最低点标高为+1169m；900m勘探线起始点号为1～90，探测最低点标高为+1109m；900m勘探线起始点号为1-120，探测最低点标高为+1049m。探测电阻率成像图相应位置高低阻能够吻合。

3)异常对比分析

①节理裂隙异常。F1在300m、600m、900m和1200m勘探线的电阻率成像图上具有相同的特征；同样F2在600m、900m和1200m勘探线电阻率成像图的的特征也相同。F3仅在1200m勘探线范围内被发现。②岩溶空洞异常。600m勘探线的K2岩溶空洞异常与900m、1200m的K2岩溶空洞异常处于同一物理点上且中心标高一致。600m勘探线的K1异常在900m、1200m勘探线上有对应的高阻区域，但是未呈现闭合状态。900米勘探线的K3、K4与1200m的K3、K4岩溶空洞异常处于同一物理点上且中心标高一致。③水岩溶空洞异常。600m勘探线上的G1、G2与900m、1200m的G1、G2水岩溶空洞异常处于同一物理点上且中心标高一致；900m勘探线上的G3在600m未达到的深度区域，与1200m的G3水岩溶空洞异常处于同一物理点上且中心标高一致；1200m勘探线上的G4、G5在900m未达到的深度区域。

①300m勘探线、600m勘探线、900m勘探线和1200m勘探线成像图高低阻相互对应，高密度电法探测深度与勘探线长度成正比，长度越长，探测深度越深。②实验中，勘探线测深与标高的关系：300m———H=0.353(AB/2)=53m；600m———H=0.467(AB/2)=140m；900m———H=0.496(AB/2)=223m；1200m———H=0.408(AB/2)=245m。其中0.353、0.467、0.496、0.408均处于1/3～1/2。300m、600m、900m和1200m的最大隔离系数分别为6、16、24、24，300m、600m、900m随着隔离系数增大，深度系数增大，但是900m与1200m最大隔离系数相同，深度系数无明显增大规律。③影响高密度电法测深的因素有很多，不仅有探勘探线长度，还有电极间距、隔离系数，还有上覆低阻层电性和厚度等。因此目前对高密度电法测深的的解释仅能依据经验判定。④在工程实践中布置剖面前要详细分析探测区域地质特性以及探测目标，根据煤层埋深及地质特性选择合适的探测方法及勘探线长度。