■王 勇，夏 蓓，張 皓

■1.浙江省地球物理地球化學(xué)勘查院;2.浙江省工程物探勘察院;3.浙江省地球物理技術(shù)應(yīng)用研究所;浙江 杭州 310005

1 區(qū)域地質(zhì)

某非金屬礦采空區(qū)位于江山—紹興深斷裂帶南東側(cè)，麗水—上虞斷裂北西側(cè)，龍泉—遂昌斷隆區(qū)的北東段，武義白堊紀(jì)斷陷盆地北部?；诪殛惒倘鹤冑|(zhì)巖系，其上覆地層為廣泛分布的上侏羅統(tǒng)巨厚火山巖及下白堊統(tǒng)內(nèi)陸湖盆相沉積巖系。

2 地球物理前提

采空區(qū)與圍巖在物性上的差異是開(kāi)展高密度電阻率法有效性的前提，采空體與圍巖在物性上存在電性差異:與圍巖相比采空區(qū)存在著較明顯的電性差異，或?yàn)槊黠@的高阻(空氣)或?yàn)槊黠@的低阻(被低阻物所填充，如水)，如果采空區(qū)相對(duì)埋深具有一定的規(guī)模，就容易被探測(cè)發(fā)現(xiàn)。

3 地球物理模型、野外測(cè)線(xiàn)布置及觀測(cè)儀器、裝置等

在進(jìn)行有效性試驗(yàn)前，對(duì)測(cè)線(xiàn)上高阻巷道的圍巖采用小四極法進(jìn)行的物性測(cè)定表明:圍巖的視電阻率ρs最大為980Ω·m，最小為364Ω·m，平均值為660Ω·m，物理模型屬于低阻中的高阻。理論上選擇高密度電阻率法在該模型會(huì)取得較好的效果。

本采空區(qū)的采礦巷道規(guī)格2米×2米，位于48號(hào)點(diǎn)附近的正下方，埋深約8米。

測(cè)線(xiàn)與此采礦巷道呈小角度斜交，在測(cè)線(xiàn)范圍內(nèi)的巷道規(guī)格為4米×2米(圖1)。

圖1 地球物理模型示意圖

儀器為重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所產(chǎn)生的WDJD-2型多功能數(shù)字直流激電儀，采用α排列(AMNB)、β排列(ABMN)、三極(MN-B)、二極(AM)、偶極(AB-MN滾動(dòng))五種裝置，并分別采用1m、3m、5m極距進(jìn)行觀測(cè)。

4 資料整理及數(shù)據(jù)處理

在各觀測(cè)裝置采集的數(shù)據(jù)錄入計(jì)算機(jī)后，進(jìn)行地形改正、正演及反演等分析處理。正、反演過(guò)程中采用目前國(guó)際上較優(yōu)秀的M.H.Loke博士設(shè)計(jì)的RES2DINV高密度電阻率法處理軟件。利用最小二乘法原理自動(dòng)擬合測(cè)量資料的地下二維電阻率模型進(jìn)行反演計(jì)算。根據(jù)地電條件、裝置類(lèi)型以及正演模擬結(jié)果的分析，有針對(duì)性的進(jìn)行高通或低通濾波處理，消除或減小表層干擾和由于極距變化引起的振蕩干擾。

正演、反演計(jì)算過(guò)程中進(jìn)行減少邊塊效應(yīng)、采用精細(xì)網(wǎng)格、建立電阻率模型等處理。

為提高對(duì)目標(biāo)體的縱向分辨率，在本項(xiàng)目的數(shù)據(jù)處理過(guò)程中編制了縱向分辨率比值效應(yīng)參數(shù)H的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序，其中:

并對(duì)所在線(xiàn)MN-B裝置的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了轉(zhuǎn)換處理，取得較好的效果。(圖2)

圖2 MN-B觀測(cè)裝置

圖3 AMNB觀測(cè)裝置

5 取得的成果

多種裝置不同電極距的觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行趨勢(shì)比較，末發(fā)現(xiàn)不正常的畸變。野外觀測(cè)結(jié)果真實(shí)可靠，各裝置使用不同極距試驗(yàn)成果表見(jiàn)表1。

表1 各裝置使用不同極距試驗(yàn)成果表

經(jīng)過(guò)本次試驗(yàn)對(duì)各種裝置的特點(diǎn)得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí):

(1)AMNB裝置對(duì)異常的反應(yīng)較為穩(wěn)定，受地形及表層不均勻體的干擾小，位移也不大，異常中心與模型實(shí)際埋深對(duì)應(yīng)較好。但異常幅值小，分辨率相對(duì)較低;

(2)偶極(ABMN，AB-MN)、三極MN-B，對(duì)異常反應(yīng)的靈敏度高，特征清晰，尤其是AB-MN遇異常體觀測(cè)結(jié)果容易振蕩。異常中心的埋深與物理模型基本一致，但是三極MN-B在水平方向上會(huì)有向MN方向較大的位移，另外三極MN-B裝置需要布設(shè)一個(gè)無(wú)窮遠(yuǎn)極，給野外工作帶來(lái)不便，降低了工作效率;

(3)A-M二極裝置探測(cè)深度大。相同的極距其勘探深度是其它裝置的數(shù)倍，在縱向上相對(duì)規(guī)模較小的地質(zhì)體容易被忽視。另外要布置兩個(gè)無(wú)窮遠(yuǎn)極也給野外工作帶來(lái)一定的困難。

(4)MN-B裝置H參數(shù)解釋:對(duì)于橫向分辨率較高的MN-B裝置，其反應(yīng)的高阻巷道的位置在剖面上均有較大的位移，而且其規(guī)模也不容易控制，為提高裝置的縱向分辨率，以利于確定采空區(qū)的頂?shù)捉缑?，引進(jìn)H參數(shù)。經(jīng)過(guò)處理的H參數(shù)圖對(duì)采空區(qū)的反映較MN-B裝置的反演成果要清晰得多，無(wú)論是位置還是埋深都與已知采空區(qū)基本一致。

6 結(jié)論與建議

經(jīng)過(guò)在本采空區(qū)的試驗(yàn)工作，肯定了高密度電阻率法有效性。并在充分研究的基礎(chǔ)上兼顧經(jīng)濟(jì)效益得出:

(1)高密度電阻率法中可選擇α排列(AMNB)、三極(MN-B)作為生產(chǎn)時(shí)的觀測(cè)裝置，必要時(shí)采用β排列(ABMN)進(jìn)行觀測(cè);

(2)電極距應(yīng)根據(jù)目標(biāo)體的洞徑埋深比靈活運(yùn)用。

本次試驗(yàn)的地球物理模型埋深較淺，配合本次試驗(yàn)所開(kāi)展的地質(zhì)工作，僅是填制了地表的地質(zhì)剖面圖，對(duì)深部的解釋推斷難起指導(dǎo)作用。

而物探工作本身具有多解性，只有掌握了更加多的邊界條件，才能得出更客觀的推斷結(jié)論。建議在出現(xiàn)異常的區(qū)段再輔以其他物探方法如淺層地震面波、反射波法加以佐證，或進(jìn)行鉆孔驗(yàn)證。