郭志東

摘 要：通過應(yīng)用高密度電阻率法對(duì)弓長(zhǎng)嶺露天礦獨(dú)木采礦區(qū)邊坡區(qū)域的探測(cè)工程實(shí)例，介紹了高密度電阻率法的基本原理、資料處理和成果解釋及推斷。探測(cè)成果圖分析結(jié)果顯示，此次探測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況基本吻合。證明高密度電阻率法在露天邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中具有重要意義。

關(guān)鍵詞：電阻率法 弓長(zhǎng)嶺露天礦 高密度 邊坡穩(wěn)定

中圖分類號(hào)：P631 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（c）-0075-02

露天采場(chǎng)邊坡穩(wěn)定程度對(duì)于采礦安全生產(chǎn)具有重要意義。其穩(wěn)定程度取決于邊坡所在位置巖體的構(gòu)造情況。查清邊坡巖體空間構(gòu)成，常用的方法是在該區(qū)打探鉆，其所需工程量大、費(fèi)用高且費(fèi)時(shí)間。利用物探方法確定邊坡巖體形態(tài)特征具有時(shí)間快、費(fèi)用相對(duì)較低的優(yōu)點(diǎn)。

在各種物探方法中，高密度電阻法在不穩(wěn)定斜坡調(diào)查中得到了越來越多的應(yīng)用[1～3]。從工程地質(zhì)角度分析，通常礦體、圍巖及空區(qū)的電阻率存在較大的差異。對(duì)邊坡進(jìn)行高密度電法勘探，可以有效地反映出這些差異，從而查明邊坡地質(zhì)體空間結(jié)構(gòu)特征。

1 高密度電阻率法概述

1.1 高密度電阻率法的主要優(yōu)點(diǎn)[4]

與常規(guī)電阻率法相比，高密度電阻率法具有自身特點(diǎn)。

（1）電極布設(shè)是一次完成的，這不僅減少了因電極設(shè)置而引起的故障和干擾，而且為野外數(shù)據(jù)的快速和自動(dòng)測(cè)量奠定了基礎(chǔ)。

（2）野外數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化和半自動(dòng)化，避免了由于手工操作所引起的錯(cuò)誤，進(jìn)一步提高了工作效率。

（3）在同一剖面上，保持部分參數(shù)（電極數(shù)、電極間距、測(cè)點(diǎn)和測(cè)線位置、接地電阻）不變的情況下，可進(jìn)行多種電極排列方式的掃描測(cè)量，可以獲得較為豐富的有關(guān)地電斷面的地質(zhì)信息。

（4）不僅可以實(shí)現(xiàn)資料的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)處理和脫機(jī)處理，而且還可以根據(jù)需要自動(dòng)繪制和打印各種成果圖件，大大提高了電阻率法的智能化程度；可以同時(shí)觀測(cè)整條測(cè)線上的電位變化情況，并可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)采集，實(shí)現(xiàn)電法探測(cè)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

（5）與常規(guī)電阻率法相比，成本低、效率高、信息豐富，解釋方便且勘探能力顯著提高。

1.2 高密度電阻率法工作原理

高密度電阻率法就其基本原理而言，與傳統(tǒng)的電阻率法完全相同。它通過A、B電極向地下施加電流I，在M、N極間測(cè)量電位差ΔUMN，求得改點(diǎn)的視電阻率（見圖1）：

（如圖1）。

根據(jù)實(shí)測(cè)的視電阻率剖面進(jìn)行計(jì)算和處理，可以獲得地下傳導(dǎo)電流的變化分布規(guī)律和地層中的視電阻率的分布情況。

1.3 資料處理

高密度電阻率法的數(shù)據(jù)處理和資料解釋工作是高密度電阻率法勘探的重要環(huán)節(jié)。觀測(cè)數(shù)據(jù)處理采用res2dmod正演和RES2DINV反演等軟件完成[5]。先進(jìn)行突變點(diǎn)剔除工作和消除壞點(diǎn)，再做數(shù)據(jù)圓滑處理和地形校正后的預(yù)處理數(shù)據(jù)，經(jīng)正演和反演計(jì)算處理后繪制出視電阻率成相色譜圖。最終處理成果以視電阻率等值線斷面圖或彩色分級(jí)圖等圖件的形式表示，從而結(jié)合勘探地區(qū)實(shí)際地質(zhì)地形條件或與勘探方法，對(duì)成像色譜圖所反映出的異常進(jìn)行圈定解譯[6]。

2 探測(cè)實(shí)例

對(duì)獨(dú)木采礦區(qū)邊坡進(jìn)行高密度電法勘探，目的是查明邊坡地質(zhì)體的電阻率及厚度等物性參數(shù)，確定礦區(qū)邊坡的穩(wěn)定性，為安全開采提供保障。

2.1 研究區(qū)背景及地球物理概況

弓長(zhǎng)嶺露天礦獨(dú)木采礦區(qū)是有著近半個(gè)世紀(jì)開采歷史的老礦山，該礦的北幫主要是由風(fēng)化程度不同的混合巖構(gòu)成，200 m水平以下出現(xiàn)角閃巖、云母片巖夾層及鐵礦體，工程地質(zhì)條件較復(fù)雜，斷層、節(jié)理較發(fā)育，現(xiàn)為礦山生產(chǎn)的推進(jìn)幫。隨著礦山開采深度的加深和揭露范圍的擴(kuò)大，巖體邊坡的高度和范圍逐年增加，復(fù)雜的工程地質(zhì)條件如斷層、破碎帶、節(jié)理等對(duì)巖體邊坡的穩(wěn)定形成了較大的影響，在北幫巖體邊坡出現(xiàn)了局部的變形、塌陷和滑落現(xiàn)象，對(duì)礦山的安全生產(chǎn)產(chǎn)生了較大的影響。

由物探測(cè)試資料可知，泥質(zhì)頁巖、灰?guī)r、云母片巖等圍巖普遍為低阻，電阻率值，800～1800 Ω·m左右；條帶狀磁鐵礦、赤鐵礦1800～3000 Ω·m左右，為中等電阻率值表現(xiàn)；硅質(zhì)巖、石英巖等圍巖電阻率多為5000 Ω·m以上或者更大。圍巖與礦體之間存在明顯電性差異，滿足電法勘探物理前提。

2.2 儀器裝置選擇及測(cè)線布置

本次工作采用高密度電法對(duì)邊坡進(jìn)行勘探，主要采用溫納及偶極裝置，此兩種裝置數(shù)據(jù)穩(wěn)定性好。

（1）溫納裝置。

裝置系數(shù)K=2πna，AM=MN=NB=na（n為隔離系數(shù)，a為電極極距）。測(cè)量時(shí)，AM=MN=NB為一個(gè)電極間距，A、B、M、N逐點(diǎn)同時(shí)向右移動(dòng)，得到第一條剖面線；接著AM、MN、NB增大一個(gè)電極間距，逐點(diǎn)向右移動(dòng)，得到另一條剖面線；這樣不斷掃描下去，得到倒梯形斷面（見圖2）。

（2）偶極裝置。

裝置系數(shù)K=2πna，AB=BM=MN=na（n為隔離系數(shù)，a為電極極距）。測(cè)量時(shí)，AB=BM=MN為一個(gè)電極間距，A、B、M、N逐點(diǎn)同時(shí)向右移動(dòng)，得到第一條剖面線；接著AB、BM、MN增大一個(gè)電極間距，逐點(diǎn)同時(shí)向右移動(dòng)，得到另一條剖面線；這樣不斷掃描下去，得到倒梯形斷面（見圖3）。

（3）測(cè)線布置。

根據(jù)實(shí)際地形地質(zhì)條件在現(xiàn)場(chǎng)布置了兩條測(cè)線（見圖6），兩者之間平行相距大約10 m。根據(jù)實(shí)際的地形情況布置測(cè)點(diǎn)，盡量使測(cè)點(diǎn)上的電極耦合良好。電極間距2 m。

①測(cè)線G-10長(zhǎng)度118 m，電極點(diǎn)間距2 m，測(cè)點(diǎn)數(shù)60個(gè)。

②測(cè)線G-11長(zhǎng)度118 m，電極點(diǎn)間距2 m，測(cè)點(diǎn)數(shù)60個(gè)。

2.3 成果分析

把所得的視電阻率數(shù)據(jù)處理后得到的視電阻率成像色譜圖（見圖4）以及結(jié)合已收集的地質(zhì)勘探資料進(jìn)行聯(lián)合解釋。

對(duì)圖4定性分析可知，成像色譜圖的上部均呈現(xiàn)有低阻暈團(tuán)，該低阻區(qū)域厚度范圍為2～4 m，電阻率范圍為300～1200Ω·m，根據(jù)收集到的地質(zhì)資料，可以推測(cè)為碎屑礦體、圍巖及地表殘留雨水混合的反映；在30～40 m區(qū)域范圍下方，呈現(xiàn)連續(xù)傾斜低阻，縱向延伸大于20 m，推測(cè)該傾斜連續(xù)低阻為一斷層所在位置，與鉆探結(jié)果吻合；高阻異?；菊紦?jù)其余部位，其中主要高阻異常位于65～105 m范圍內(nèi)，深度范圍為4～15 m，電阻率范圍大于5000Ω·m，根據(jù)實(shí)際礦體走向，可推測(cè)其為硅質(zhì)圍巖。

綜合G-10的探測(cè)成果圖及分析所得到的有關(guān)結(jié)論對(duì)測(cè)線G-11所獲得的探測(cè)成果圖進(jìn)行定性分析。由圖5可知，上部高阻范圍主要集中區(qū)域在70～105 m之間，并且高阻體展布不均勻，可能由于地表圍巖與礦體混雜所致。在32～40 m與68～78 m，深約5 m左右，有兩處低阻，電阻率范圍為200～600 Ω·m，推斷為泥質(zhì)或云母質(zhì)圍巖；此外在12～16 m之間具有一傾斜連續(xù)低阻。由于兩測(cè)線近于平行，且根據(jù)G-10結(jié)論分析可知，此處低阻區(qū)域?yàn)橐粩鄬?，且與F1為同一斷層（見圖6）。該斷層走向北北東，傾向南東東，且向深部發(fā)展至測(cè)線控制范圍以外，與鉆孔資料基本吻合。

3 結(jié)論

（1）通過對(duì)測(cè)線G-10和G-11的探測(cè)成果圖的對(duì)比分析可知，高密度電阻率法用于邊坡穩(wěn)定評(píng)價(jià)是切實(shí)可行的。

（2）基本查明了勘探區(qū)斷層位置分布，并在圖上清晰的反映出了斷層的產(chǎn)狀，達(dá)到了預(yù)期的目的，為礦山下一步安全生產(chǎn)提供依據(jù)。

（3）在邊坡穩(wěn)定評(píng)價(jià)中，僅靠鉆探手段難以達(dá)到高校、經(jīng)濟(jì)的要求。如果結(jié)合高密度電阻率法，可以提高工作效率及勘查成果質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 雷宛，肖宏躍，鄧一謙.工程與環(huán)境物探[M].北京：地質(zhì)出版社，2007：192-302.

[2] 肖宏躍，雷宛.地電學(xué)教程[M].北京：地質(zhì)出版社，2008：99-115.

[3] 陶曉風(fēng)，吳德超.普通地質(zhì)學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2007：251-266.

[4] 楊振威，嚴(yán)加永，劉彥，等.高密度電阻率法研究進(jìn)展[J].地質(zhì)與勘探，2012（5）：969-978.endprint

摘 要：通過應(yīng)用高密度電阻率法對(duì)弓長(zhǎng)嶺露天礦獨(dú)木采礦區(qū)邊坡區(qū)域的探測(cè)工程實(shí)例，介紹了高密度電阻率法的基本原理、資料處理和成果解釋及推斷。探測(cè)成果圖分析結(jié)果顯示，此次探測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況基本吻合。證明高密度電阻率法在露天邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中具有重要意義。

關(guān)鍵詞：電阻率法 弓長(zhǎng)嶺露天礦 高密度 邊坡穩(wěn)定

中圖分類號(hào)：P631 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（c）-0075-02

露天采場(chǎng)邊坡穩(wěn)定程度對(duì)于采礦安全生產(chǎn)具有重要意義。其穩(wěn)定程度取決于邊坡所在位置巖體的構(gòu)造情況。查清邊坡巖體空間構(gòu)成，常用的方法是在該區(qū)打探鉆，其所需工程量大、費(fèi)用高且費(fèi)時(shí)間。利用物探方法確定邊坡巖體形態(tài)特征具有時(shí)間快、費(fèi)用相對(duì)較低的優(yōu)點(diǎn)。

在各種物探方法中，高密度電阻法在不穩(wěn)定斜坡調(diào)查中得到了越來越多的應(yīng)用[1～3]。從工程地質(zhì)角度分析，通常礦體、圍巖及空區(qū)的電阻率存在較大的差異。對(duì)邊坡進(jìn)行高密度電法勘探，可以有效地反映出這些差異，從而查明邊坡地質(zhì)體空間結(jié)構(gòu)特征。

1 高密度電阻率法概述

1.1 高密度電阻率法的主要優(yōu)點(diǎn)[4]

與常規(guī)電阻率法相比，高密度電阻率法具有自身特點(diǎn)。

（1）電極布設(shè)是一次完成的，這不僅減少了因電極設(shè)置而引起的故障和干擾，而且為野外數(shù)據(jù)的快速和自動(dòng)測(cè)量奠定了基礎(chǔ)。

（2）野外數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化和半自動(dòng)化，避免了由于手工操作所引起的錯(cuò)誤，進(jìn)一步提高了工作效率。

（3）在同一剖面上，保持部分參數(shù)（電極數(shù)、電極間距、測(cè)點(diǎn)和測(cè)線位置、接地電阻）不變的情況下，可進(jìn)行多種電極排列方式的掃描測(cè)量，可以獲得較為豐富的有關(guān)地電斷面的地質(zhì)信息。

（4）不僅可以實(shí)現(xiàn)資料的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)處理和脫機(jī)處理，而且還可以根據(jù)需要自動(dòng)繪制和打印各種成果圖件，大大提高了電阻率法的智能化程度；可以同時(shí)觀測(cè)整條測(cè)線上的電位變化情況，并可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)采集，實(shí)現(xiàn)電法探測(cè)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

（5）與常規(guī)電阻率法相比，成本低、效率高、信息豐富，解釋方便且勘探能力顯著提高。

1.2 高密度電阻率法工作原理

高密度電阻率法就其基本原理而言，與傳統(tǒng)的電阻率法完全相同。它通過A、B電極向地下施加電流I，在M、N極間測(cè)量電位差ΔUMN，求得改點(diǎn)的視電阻率（見圖1）：

（如圖1）。

根據(jù)實(shí)測(cè)的視電阻率剖面進(jìn)行計(jì)算和處理，可以獲得地下傳導(dǎo)電流的變化分布規(guī)律和地層中的視電阻率的分布情況。

1.3 資料處理

高密度電阻率法的數(shù)據(jù)處理和資料解釋工作是高密度電阻率法勘探的重要環(huán)節(jié)。觀測(cè)數(shù)據(jù)處理采用res2dmod正演和RES2DINV反演等軟件完成[5]。先進(jìn)行突變點(diǎn)剔除工作和消除壞點(diǎn)，再做數(shù)據(jù)圓滑處理和地形校正后的預(yù)處理數(shù)據(jù)，經(jīng)正演和反演計(jì)算處理后繪制出視電阻率成相色譜圖。最終處理成果以視電阻率等值線斷面圖或彩色分級(jí)圖等圖件的形式表示，從而結(jié)合勘探地區(qū)實(shí)際地質(zhì)地形條件或與勘探方法，對(duì)成像色譜圖所反映出的異常進(jìn)行圈定解譯[6]。

2 探測(cè)實(shí)例

對(duì)獨(dú)木采礦區(qū)邊坡進(jìn)行高密度電法勘探，目的是查明邊坡地質(zhì)體的電阻率及厚度等物性參數(shù)，確定礦區(qū)邊坡的穩(wěn)定性，為安全開采提供保障。

2.1 研究區(qū)背景及地球物理概況

弓長(zhǎng)嶺露天礦獨(dú)木采礦區(qū)是有著近半個(gè)世紀(jì)開采歷史的老礦山，該礦的北幫主要是由風(fēng)化程度不同的混合巖構(gòu)成，200 m水平以下出現(xiàn)角閃巖、云母片巖夾層及鐵礦體，工程地質(zhì)條件較復(fù)雜，斷層、節(jié)理較發(fā)育，現(xiàn)為礦山生產(chǎn)的推進(jìn)幫。隨著礦山開采深度的加深和揭露范圍的擴(kuò)大，巖體邊坡的高度和范圍逐年增加，復(fù)雜的工程地質(zhì)條件如斷層、破碎帶、節(jié)理等對(duì)巖體邊坡的穩(wěn)定形成了較大的影響，在北幫巖體邊坡出現(xiàn)了局部的變形、塌陷和滑落現(xiàn)象，對(duì)礦山的安全生產(chǎn)產(chǎn)生了較大的影響。

由物探測(cè)試資料可知，泥質(zhì)頁巖、灰?guī)r、云母片巖等圍巖普遍為低阻，電阻率值，800～1800 Ω·m左右；條帶狀磁鐵礦、赤鐵礦1800～3000 Ω·m左右，為中等電阻率值表現(xiàn)；硅質(zhì)巖、石英巖等圍巖電阻率多為5000 Ω·m以上或者更大。圍巖與礦體之間存在明顯電性差異，滿足電法勘探物理前提。

2.2 儀器裝置選擇及測(cè)線布置

本次工作采用高密度電法對(duì)邊坡進(jìn)行勘探，主要采用溫納及偶極裝置，此兩種裝置數(shù)據(jù)穩(wěn)定性好。

（1）溫納裝置。

裝置系數(shù)K=2πna，AM=MN=NB=na（n為隔離系數(shù)，a為電極極距）。測(cè)量時(shí)，AM=MN=NB為一個(gè)電極間距，A、B、M、N逐點(diǎn)同時(shí)向右移動(dòng)，得到第一條剖面線；接著AM、MN、NB增大一個(gè)電極間距，逐點(diǎn)向右移動(dòng)，得到另一條剖面線；這樣不斷掃描下去，得到倒梯形斷面（見圖2）。

（2）偶極裝置。

裝置系數(shù)K=2πna，AB=BM=MN=na（n為隔離系數(shù)，a為電極極距）。測(cè)量時(shí)，AB=BM=MN為一個(gè)電極間距，A、B、M、N逐點(diǎn)同時(shí)向右移動(dòng)，得到第一條剖面線；接著AB、BM、MN增大一個(gè)電極間距，逐點(diǎn)同時(shí)向右移動(dòng)，得到另一條剖面線；這樣不斷掃描下去，得到倒梯形斷面（見圖3）。

（3）測(cè)線布置。

根據(jù)實(shí)際地形地質(zhì)條件在現(xiàn)場(chǎng)布置了兩條測(cè)線（見圖6），兩者之間平行相距大約10 m。根據(jù)實(shí)際的地形情況布置測(cè)點(diǎn)，盡量使測(cè)點(diǎn)上的電極耦合良好。電極間距2 m。

①測(cè)線G-10長(zhǎng)度118 m，電極點(diǎn)間距2 m，測(cè)點(diǎn)數(shù)60個(gè)。

②測(cè)線G-11長(zhǎng)度118 m，電極點(diǎn)間距2 m，測(cè)點(diǎn)數(shù)60個(gè)。

2.3 成果分析

把所得的視電阻率數(shù)據(jù)處理后得到的視電阻率成像色譜圖（見圖4）以及結(jié)合已收集的地質(zhì)勘探資料進(jìn)行聯(lián)合解釋。

對(duì)圖4定性分析可知，成像色譜圖的上部均呈現(xiàn)有低阻暈團(tuán)，該低阻區(qū)域厚度范圍為2～4 m，電阻率范圍為300～1200Ω·m，根據(jù)收集到的地質(zhì)資料，可以推測(cè)為碎屑礦體、圍巖及地表殘留雨水混合的反映；在30～40 m區(qū)域范圍下方，呈現(xiàn)連續(xù)傾斜低阻，縱向延伸大于20 m，推測(cè)該傾斜連續(xù)低阻為一斷層所在位置，與鉆探結(jié)果吻合；高阻異?；菊紦?jù)其余部位，其中主要高阻異常位于65～105 m范圍內(nèi)，深度范圍為4～15 m，電阻率范圍大于5000Ω·m，根據(jù)實(shí)際礦體走向，可推測(cè)其為硅質(zhì)圍巖。

綜合G-10的探測(cè)成果圖及分析所得到的有關(guān)結(jié)論對(duì)測(cè)線G-11所獲得的探測(cè)成果圖進(jìn)行定性分析。由圖5可知，上部高阻范圍主要集中區(qū)域在70～105 m之間，并且高阻體展布不均勻，可能由于地表圍巖與礦體混雜所致。在32～40 m與68～78 m，深約5 m左右，有兩處低阻，電阻率范圍為200～600 Ω·m，推斷為泥質(zhì)或云母質(zhì)圍巖；此外在12～16 m之間具有一傾斜連續(xù)低阻。由于兩測(cè)線近于平行，且根據(jù)G-10結(jié)論分析可知，此處低阻區(qū)域?yàn)橐粩鄬?，且與F1為同一斷層（見圖6）。該斷層走向北北東，傾向南東東，且向深部發(fā)展至測(cè)線控制范圍以外，與鉆孔資料基本吻合。

3 結(jié)論

（1）通過對(duì)測(cè)線G-10和G-11的探測(cè)成果圖的對(duì)比分析可知，高密度電阻率法用于邊坡穩(wěn)定評(píng)價(jià)是切實(shí)可行的。

（2）基本查明了勘探區(qū)斷層位置分布，并在圖上清晰的反映出了斷層的產(chǎn)狀，達(dá)到了預(yù)期的目的，為礦山下一步安全生產(chǎn)提供依據(jù)。

（3）在邊坡穩(wěn)定評(píng)價(jià)中，僅靠鉆探手段難以達(dá)到高校、經(jīng)濟(jì)的要求。如果結(jié)合高密度電阻率法，可以提高工作效率及勘查成果質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 雷宛，肖宏躍，鄧一謙.工程與環(huán)境物探[M].北京：地質(zhì)出版社，2007：192-302.

[2] 肖宏躍，雷宛.地電學(xué)教程[M].北京：地質(zhì)出版社，2008：99-115.

[3] 陶曉風(fēng)，吳德超.普通地質(zhì)學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2007：251-266.

[4] 楊振威，嚴(yán)加永，劉彥，等.高密度電阻率法研究進(jìn)展[J].地質(zhì)與勘探，2012（5）：969-978.endprint

摘 要：通過應(yīng)用高密度電阻率法對(duì)弓長(zhǎng)嶺露天礦獨(dú)木采礦區(qū)邊坡區(qū)域的探測(cè)工程實(shí)例，介紹了高密度電阻率法的基本原理、資料處理和成果解釋及推斷。探測(cè)成果圖分析結(jié)果顯示，此次探測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況基本吻合。證明高密度電阻率法在露天邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中具有重要意義。

關(guān)鍵詞：電阻率法 弓長(zhǎng)嶺露天礦 高密度 邊坡穩(wěn)定

中圖分類號(hào)：P631 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（c）-0075-02

露天采場(chǎng)邊坡穩(wěn)定程度對(duì)于采礦安全生產(chǎn)具有重要意義。其穩(wěn)定程度取決于邊坡所在位置巖體的構(gòu)造情況。查清邊坡巖體空間構(gòu)成，常用的方法是在該區(qū)打探鉆，其所需工程量大、費(fèi)用高且費(fèi)時(shí)間。利用物探方法確定邊坡巖體形態(tài)特征具有時(shí)間快、費(fèi)用相對(duì)較低的優(yōu)點(diǎn)。

在各種物探方法中，高密度電阻法在不穩(wěn)定斜坡調(diào)查中得到了越來越多的應(yīng)用[1～3]。從工程地質(zhì)角度分析，通常礦體、圍巖及空區(qū)的電阻率存在較大的差異。對(duì)邊坡進(jìn)行高密度電法勘探，可以有效地反映出這些差異，從而查明邊坡地質(zhì)體空間結(jié)構(gòu)特征。

1 高密度電阻率法概述

1.1 高密度電阻率法的主要優(yōu)點(diǎn)[4]

與常規(guī)電阻率法相比，高密度電阻率法具有自身特點(diǎn)。

（1）電極布設(shè)是一次完成的，這不僅減少了因電極設(shè)置而引起的故障和干擾，而且為野外數(shù)據(jù)的快速和自動(dòng)測(cè)量奠定了基礎(chǔ)。

（2）野外數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化和半自動(dòng)化，避免了由于手工操作所引起的錯(cuò)誤，進(jìn)一步提高了工作效率。

（3）在同一剖面上，保持部分參數(shù)（電極數(shù)、電極間距、測(cè)點(diǎn)和測(cè)線位置、接地電阻）不變的情況下，可進(jìn)行多種電極排列方式的掃描測(cè)量，可以獲得較為豐富的有關(guān)地電斷面的地質(zhì)信息。

（4）不僅可以實(shí)現(xiàn)資料的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)處理和脫機(jī)處理，而且還可以根據(jù)需要自動(dòng)繪制和打印各種成果圖件，大大提高了電阻率法的智能化程度；可以同時(shí)觀測(cè)整條測(cè)線上的電位變化情況，并可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)采集，實(shí)現(xiàn)電法探測(cè)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

（5）與常規(guī)電阻率法相比，成本低、效率高、信息豐富，解釋方便且勘探能力顯著提高。

1.2 高密度電阻率法工作原理

高密度電阻率法就其基本原理而言，與傳統(tǒng)的電阻率法完全相同。它通過A、B電極向地下施加電流I，在M、N極間測(cè)量電位差ΔUMN，求得改點(diǎn)的視電阻率（見圖1）：

（如圖1）。

根據(jù)實(shí)測(cè)的視電阻率剖面進(jìn)行計(jì)算和處理，可以獲得地下傳導(dǎo)電流的變化分布規(guī)律和地層中的視電阻率的分布情況。

1.3 資料處理

高密度電阻率法的數(shù)據(jù)處理和資料解釋工作是高密度電阻率法勘探的重要環(huán)節(jié)。觀測(cè)數(shù)據(jù)處理采用res2dmod正演和RES2DINV反演等軟件完成[5]。先進(jìn)行突變點(diǎn)剔除工作和消除壞點(diǎn)，再做數(shù)據(jù)圓滑處理和地形校正后的預(yù)處理數(shù)據(jù)，經(jīng)正演和反演計(jì)算處理后繪制出視電阻率成相色譜圖。最終處理成果以視電阻率等值線斷面圖或彩色分級(jí)圖等圖件的形式表示，從而結(jié)合勘探地區(qū)實(shí)際地質(zhì)地形條件或與勘探方法，對(duì)成像色譜圖所反映出的異常進(jìn)行圈定解譯[6]。

2 探測(cè)實(shí)例

對(duì)獨(dú)木采礦區(qū)邊坡進(jìn)行高密度電法勘探，目的是查明邊坡地質(zhì)體的電阻率及厚度等物性參數(shù)，確定礦區(qū)邊坡的穩(wěn)定性，為安全開采提供保障。

2.1 研究區(qū)背景及地球物理概況

弓長(zhǎng)嶺露天礦獨(dú)木采礦區(qū)是有著近半個(gè)世紀(jì)開采歷史的老礦山，該礦的北幫主要是由風(fēng)化程度不同的混合巖構(gòu)成，200 m水平以下出現(xiàn)角閃巖、云母片巖夾層及鐵礦體，工程地質(zhì)條件較復(fù)雜，斷層、節(jié)理較發(fā)育，現(xiàn)為礦山生產(chǎn)的推進(jìn)幫。隨著礦山開采深度的加深和揭露范圍的擴(kuò)大，巖體邊坡的高度和范圍逐年增加，復(fù)雜的工程地質(zhì)條件如斷層、破碎帶、節(jié)理等對(duì)巖體邊坡的穩(wěn)定形成了較大的影響，在北幫巖體邊坡出現(xiàn)了局部的變形、塌陷和滑落現(xiàn)象，對(duì)礦山的安全生產(chǎn)產(chǎn)生了較大的影響。

由物探測(cè)試資料可知，泥質(zhì)頁巖、灰?guī)r、云母片巖等圍巖普遍為低阻，電阻率值，800～1800 Ω·m左右；條帶狀磁鐵礦、赤鐵礦1800～3000 Ω·m左右，為中等電阻率值表現(xiàn)；硅質(zhì)巖、石英巖等圍巖電阻率多為5000 Ω·m以上或者更大。圍巖與礦體之間存在明顯電性差異，滿足電法勘探物理前提。

2.2 儀器裝置選擇及測(cè)線布置

本次工作采用高密度電法對(duì)邊坡進(jìn)行勘探，主要采用溫納及偶極裝置，此兩種裝置數(shù)據(jù)穩(wěn)定性好。

（1）溫納裝置。

裝置系數(shù)K=2πna，AM=MN=NB=na（n為隔離系數(shù)，a為電極極距）。測(cè)量時(shí)，AM=MN=NB為一個(gè)電極間距，A、B、M、N逐點(diǎn)同時(shí)向右移動(dòng)，得到第一條剖面線；接著AM、MN、NB增大一個(gè)電極間距，逐點(diǎn)向右移動(dòng)，得到另一條剖面線；這樣不斷掃描下去，得到倒梯形斷面（見圖2）。

（2）偶極裝置。

裝置系數(shù)K=2πna，AB=BM=MN=na（n為隔離系數(shù)，a為電極極距）。測(cè)量時(shí)，AB=BM=MN為一個(gè)電極間距，A、B、M、N逐點(diǎn)同時(shí)向右移動(dòng)，得到第一條剖面線；接著AB、BM、MN增大一個(gè)電極間距，逐點(diǎn)同時(shí)向右移動(dòng)，得到另一條剖面線；這樣不斷掃描下去，得到倒梯形斷面（見圖3）。

（3）測(cè)線布置。

根據(jù)實(shí)際地形地質(zhì)條件在現(xiàn)場(chǎng)布置了兩條測(cè)線（見圖6），兩者之間平行相距大約10 m。根據(jù)實(shí)際的地形情況布置測(cè)點(diǎn)，盡量使測(cè)點(diǎn)上的電極耦合良好。電極間距2 m。

①測(cè)線G-10長(zhǎng)度118 m，電極點(diǎn)間距2 m，測(cè)點(diǎn)數(shù)60個(gè)。

②測(cè)線G-11長(zhǎng)度118 m，電極點(diǎn)間距2 m，測(cè)點(diǎn)數(shù)60個(gè)。

2.3 成果分析

把所得的視電阻率數(shù)據(jù)處理后得到的視電阻率成像色譜圖（見圖4）以及結(jié)合已收集的地質(zhì)勘探資料進(jìn)行聯(lián)合解釋。

對(duì)圖4定性分析可知，成像色譜圖的上部均呈現(xiàn)有低阻暈團(tuán)，該低阻區(qū)域厚度范圍為2～4 m，電阻率范圍為300～1200Ω·m，根據(jù)收集到的地質(zhì)資料，可以推測(cè)為碎屑礦體、圍巖及地表殘留雨水混合的反映；在30～40 m區(qū)域范圍下方，呈現(xiàn)連續(xù)傾斜低阻，縱向延伸大于20 m，推測(cè)該傾斜連續(xù)低阻為一斷層所在位置，與鉆探結(jié)果吻合；高阻異常基本占據(jù)其余部位，其中主要高阻異常位于65～105 m范圍內(nèi)，深度范圍為4～15 m，電阻率范圍大于5000Ω·m，根據(jù)實(shí)際礦體走向，可推測(cè)其為硅質(zhì)圍巖。

綜合G-10的探測(cè)成果圖及分析所得到的有關(guān)結(jié)論對(duì)測(cè)線G-11所獲得的探測(cè)成果圖進(jìn)行定性分析。由圖5可知，上部高阻范圍主要集中區(qū)域在70～105 m之間，并且高阻體展布不均勻，可能由于地表圍巖與礦體混雜所致。在32～40 m與68～78 m，深約5 m左右，有兩處低阻，電阻率范圍為200～600 Ω·m，推斷為泥質(zhì)或云母質(zhì)圍巖；此外在12～16 m之間具有一傾斜連續(xù)低阻。由于兩測(cè)線近于平行，且根據(jù)G-10結(jié)論分析可知，此處低阻區(qū)域?yàn)橐粩鄬?，且與F1為同一斷層（見圖6）。該斷層走向北北東，傾向南東東，且向深部發(fā)展至測(cè)線控制范圍以外，與鉆孔資料基本吻合。

3 結(jié)論

（1）通過對(duì)測(cè)線G-10和G-11的探測(cè)成果圖的對(duì)比分析可知，高密度電阻率法用于邊坡穩(wěn)定評(píng)價(jià)是切實(shí)可行的。

（2）基本查明了勘探區(qū)斷層位置分布，并在圖上清晰的反映出了斷層的產(chǎn)狀，達(dá)到了預(yù)期的目的，為礦山下一步安全生產(chǎn)提供依據(jù)。

（3）在邊坡穩(wěn)定評(píng)價(jià)中，僅靠鉆探手段難以達(dá)到高校、經(jīng)濟(jì)的要求。如果結(jié)合高密度電阻率法，可以提高工作效率及勘查成果質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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