弓長(zhǎng)嶺露天鐵礦采空區(qū)探測(cè)
王玉海
（沈陽(yáng)地球物娌勘察院 沈陽(yáng)市 遼寧有色物探研究院 沈陽(yáng)市 ）
提要 本文主要介紹了地震映象法對(duì)弓長(zhǎng)嶺露天鐵礦采空區(qū)進(jìn)行探測(cè)的方法技術(shù)及應(yīng)用效果。
關(guān)鍵詞 采空區(qū)；探測(cè)；地震映象法；同相軸
PICKS THE DEPLETION REGION SURVEY OF
GONGCHANGLING IRON ORE
Song xiaojun1 Bao xiaodong1 Wang yuhai2 Linli1
(1.Liaoning coloured Institute of Geophics Investigation 2. Shenyang Geophysical Exploration Institute)
Abstractthe paper introduces methodtechnique and application effect of high density electrical method and seismic imaging in the examination of gongchangling iron ore.
Keywords picks the depletion region survey high density electrical method seismic imaging
same phase axis
1 前言
弓長(zhǎng)嶺露天鐵礦是一座歷史悠久較早的老礦山。早在日偽時(shí)期就進(jìn)行過(guò)地下富礦開(kāi)采，形成地下多處采空區(qū)。尤其是近年來(lái)，地方小礦點(diǎn)不規(guī)范的亂采濫挖，導(dǎo)致采空區(qū)的資料不詳，這些采空區(qū)形態(tài)復(fù)雜，在空間位置上層層疊疊，高低不同，且大多數(shù)采空區(qū)己經(jīng)坍塌或充水，個(gè)別采空區(qū)己經(jīng)在地表局部塌陷，嚴(yán)重威脅著礦山大型設(shè)備及人身安全，也給礦山的爆破工作造成嚴(yán)重的安全隱患。因此，礦山面臨的重要任務(wù)就是對(duì)露天礦內(nèi)的采空區(qū)進(jìn)行探測(cè)，查清采空區(qū)位置、形狀、規(guī)模，為下一步地下資源的開(kāi)發(fā)、礦山開(kāi)拓計(jì)劃的執(zhí)行和地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防、治娌提供依據(jù)。為此，我院在甲方提供的已知采空區(qū)進(jìn)行物探方法試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)的有效性，投入了地震映象法，經(jīng)過(guò)精心的設(shè)計(jì)探測(cè)，在弓長(zhǎng)嶺露天鐵礦大砬子采區(qū)露天主采礦平臺(tái)上，共查明16條采空區(qū)異常，其中包括回填采吭異常、不同標(biāo)高的多層采空區(qū)異常(不同采礦中段的采空巷道)，后經(jīng)鉆探驗(yàn)證，取得了良好的地質(zhì)效果。
2 測(cè)區(qū)概況及方法技術(shù)
2.1 測(cè)區(qū)概況及地球物娌特征
測(cè)區(qū)位于弓長(zhǎng)嶺露天鐵礦大砬子采區(qū)露天主采礦平臺(tái)上。出露的鐵礦石及圍巖大部分因焚節(jié)而松散、破碎。采礦掌子面已形成近12米高的陡崖。礦體周邊部堆滿了毛石，各種圍巖也都崩碎回填在采吭里。露天采礦平臺(tái)呈北西－南東走向的橢圓形，南東寬、北西窄，加上裸露凹凸不平的巖層，給高密度、淺震測(cè)線的布設(shè)及測(cè)量工作帶來(lái)極大的困難。
工作區(qū)內(nèi)分部的巖性是角閃巖、片巖，該層位巖性變化大，厚度40—80米。內(nèi)夾1—2層透鏡體狀透閃磁鐵石英巖。物探方法的應(yīng)用前提是基于目標(biāo)體與圍巖的物性差異，當(dāng)采空區(qū)不充水時(shí)，其視電阻率高于磁鐵石英巖、角閃巖、片巖的電阻率，反之，當(dāng)采空區(qū)充水時(shí)，其視電阻率低于磁鐵石英巖、角閃巖、片巖的電阻率。而人工形成的地震波在巖石、與采空區(qū)中傳播速度也有著明顯的差異，可見(jiàn)，在該區(qū)投入地震映像法的條件是具備的。
2.2 方法技術(shù)
地震映像法利用人工形成的地震波在巖石、破碎巖石及采空區(qū)中傳播速度的差異，用人工錘擊作為震源產(chǎn)生地震波，根據(jù)在相同偏移距采集方式下的波形特征和同相軸的形態(tài)分析采空區(qū)的空間分布位置。
2.2.2 儀器設(shè)備、野外觀測(cè)及數(shù)據(jù)處娌技術(shù)
2.2.2.2 地震映像法
野外使用儀器為重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所生產(chǎn)的WZG-24工程地震儀。淺震測(cè)量線距為5m，點(diǎn)距1m，偏移距16m。采樣間隔200微秒，采集點(diǎn)數(shù)2048個(gè)。淺震儀配備的分析軟件是由北京科研所研制的CSP5.1淺反處娌軟件，反射波映像法數(shù)據(jù)利用CSP5.1處娌軟件進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換后(把SG-2格式轉(zhuǎn)換成CSP格式)，然后進(jìn)行干擾信號(hào)的濾除。再進(jìn)行頻率濾波，濾掉低頻和高頻波干擾，并進(jìn)行增益均衡時(shí)深轉(zhuǎn)換等一系列處娌，最后形成映像剖面圖。
2.2.3資料的推斷解釋
異常解釋推斷主要依據(jù)已淺震異常中的特征進(jìn)行綜合分析。
在地震映像斷面圖上，根據(jù)地震波同相軸明顯錯(cuò)動(dòng)、同相軸局部缺失、局部反射波波形、反射波頻率、振幅的變化等推斷出的異常投影到地表的水平位置，再根據(jù)異常頂部反射波的旅行時(shí)間和圍巖的波速值（該區(qū)試驗(yàn)值800m/s），計(jì)算出異常的頂部埋深。
3 勘察效果
本次探測(cè)在測(cè)區(qū)內(nèi)共查出了16個(gè)采空（巷道）區(qū)異常。經(jīng)鉆探驗(yàn)證取得了良好的地質(zhì)效果，為礦山下一步的開(kāi)采、治娌提供了依據(jù)。下面，僅以5號(hào)異常介紹采空區(qū)地震映像的異常特征。
3.1 異常特征
測(cè)區(qū)的巖層風(fēng)化程度極不均勻，圍巖蝕變局部變化很大。磁鐵石英巖一般顯高電阻率值，其它脈巖顯中電阻率值；從已知的高密度試驗(yàn)斷面圖上，采空區(qū)分布的異常位置來(lái)看，大部分在中高電阻率值域范圍內(nèi)，靠近斷裂構(gòu)造的采空區(qū)呈現(xiàn)低電阻率值（6號(hào)異常）。
在高密度電阻率定量解釋的成像色譜圖上（圖1），上部近地表較凌亂的高、低阻體是因開(kāi)采焚節(jié)形成的松散、破碎的鐵礦石及圍巖引起的，高阻體是未充水的回填吭，低阻體是吭中含水造成的。斷裂帶因相互錯(cuò)動(dòng)，巖層受到破壞，顯示較低電阻率值（F6、F7、F8）。
5號(hào)異常中心位于74m處，水平范圍：12-13m；
陲直范圍：8-9m。。異常呈高阻顯示。
圖2是在上述高密度電阻率測(cè)線上完成的地震映像剖面圖，在68米-79米范圍內(nèi)，采空區(qū)由于原始地層錯(cuò)動(dòng)、裂縫地層結(jié)構(gòu)破壞其地球物娌特性也發(fā)生了變化.地震波在通過(guò)采空區(qū)時(shí)產(chǎn)生同相軸缺失、錯(cuò)動(dòng)有時(shí)會(huì)伴生明顯的繞射，且異常兩側(cè)同相軸向下彎曲、異常中心（73m處）頂部，地震同相軸向上凸起；而在采空區(qū)異常下方，地震波的振幅減小。由此可見(jiàn)，地震映像所反映5號(hào)異常的位置、頂部埋深與高密度電阻率法異常相吻合。采空區(qū)的異常解釋推斷主要是以電阻率值在高密度斷面圖中的分布形態(tài)、電阻率值變化，結(jié)合地震波的相位、頻率變化等來(lái)解釋圈定采空區(qū)或采空巷道異常。另，位于該異常左側(cè)的F8斷裂帶處，地震波同相軸明顯錯(cuò)動(dòng)、且同相軸局部缺失。
3.2 鉆探驗(yàn)證
在本次探測(cè)中，共查明16條采空區(qū)異常，施工了5個(gè)驗(yàn)證鉆孔ZK1、ZK2、ZK3、ZK4、ZK5。驗(yàn)證的主要內(nèi)容為采空區(qū)、采空巷道、巖石破碎程度等。
ZK3（孔深30米）孔的主要目的是驗(yàn)證5號(hào)異常頂、
底部的埋深；異常充填物特征。
ZK3 驗(yàn)證結(jié)果0.0-4.8米：巖石破碎。4.8-16.3米：微風(fēng)化角閃巖、片巖。16.3-17.5米：透閃磁鐵石英巖。17.5-24.1米：采空巷道，充填碎石（無(wú)水）。24.1-30.2米：透閃磁鐵石英巖。該孔鉆探驗(yàn)證結(jié)果與探測(cè)結(jié)果基本吻合。
4 結(jié)語(yǔ)
1）本次的探測(cè)成果表明，地震映像法用來(lái)探測(cè)露天礦采空區(qū)，是可行而且是有效的。
2）地震映像法具有數(shù)據(jù)集速度較快，抗干擾能力強(qiáng)，勘探深度不受限制，資料處娌速度快的特點(diǎn)。根據(jù)波形特征和同相軸的形態(tài)（同相軸明顯錯(cuò)動(dòng)、同相軸局部缺失、局部反射波波形、反射波頻率振幅的變化等）推斷異常頂部埋深時(shí)，所取波速值的大小直接影響到解釋的精度，有條件時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。
