【浅述电阻率法在煤矿边界断层及含水性勘察中的应用】离散边界上是以哪种性质的断层作用

时间：2019-05-26 03:27:29　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　摘要：本文采用垂向电测深方法对新生界松散层的厚度和下伏煤系地层中的较大断层及其含水性进行了探查，电极系采用八阶及十六阶等比系列，对不同深度的纵横电性变化进行全面的研究，勘探方法正确。采用等比系列极距利于用计算机技术对资料进行整理、解释与图件编制；电法测网设计既要有利于对重点地区的调查，又能控制主要断层的走向，数据采集采用了各种提高精度的措施，保证了原始资料的质量。
　　关键词：煤矿；边界断层；水性勘察；含水性；电阻率法
　　Abstract：In this paper, the method of vertical electric sounding Cenozoic loose layer thickness and the larger faults in the underlying coal stratum and its water content probe electrodes with eight bands and 16 bands of geometric series, at different depthsaspect of electrical changes in the comprehensive study and exploration methods are correct. Geometric series from the very beneficial to use computer technology to organize the information, interpretation and map compilation; electrical method to measure the network design should be beneficial to the investigation of the key areas, but also control the direction of the main fault, data collection used a variety of improve the accuracy of measures to ensure the quality of the raw data.
　　Key words: coal; boundary fault; water-based survey; water content; resistivity method
　　中图分类号：X752 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
　　
　　 1概况
　　勘察区位于某省某市城郊，区内沟渠纵横，村庄棋布。
　　 1.1地层
　　矿区上部为新生界松散层所覆盖，据钻孔揭示，地层层序由下而上有奥陶系、石炭系、二迭系。二迭系为本区主要含煤地层。现简述如下：
　　奥陶系中统某组（O2l）
　　该组厚30～40m，一般厚34m。岩层为白云质灰岩、灰岩，中厚层状，细晶隐晶质，浅灰青灰色，夹薄层泥质灰岩，含海绵骨针化石。
　　二叠系（P1s）
　　厚70～115m，一般厚85m左右。据岩性特征可分为上、下两段。
　　 ⑴下段：含11、10两个煤层，11煤层为局部可采煤层，一般厚1.80～4.08m；10煤层为中厚稳定可采煤层，2.5～3.5m，平均3m。
　　 ⑵上段：10煤层顶板至K2铝土泥岩底板厚40～70m，一般厚45m，主要为三角洲相的细砂岩、粉砂岩及泥岩互层。含E煤组，厚0～0.24m，为分流河湾相沉积，煤层极不稳定。
　　二叠系下统下石盒子组（P1x）
　　为本区主要含煤地层，层厚125～128m，含可采煤（7煤层、8煤层）二层。
　　二叠系上统上石盒子组（P2s）
　　该组厚550～650m，一般厚600m。岩性主要为浅灰绿色泥岩、粉砂岩夹薄层细砂岩。
　　第四系
　　主要为更新统黏土粉质黏土层，上部夹灰黄色细砂及粉土，总厚度一般为100～150m。
　　 1.2水文地质特征
　　矿井煤系地层均被新生界松散层所覆盖，呈由东北向西南逐渐增厚的趋势。在垂向上按其岩性和含水性初步划分为两个含水层（组）和一个隔水层（组）及底部黏土层，下部含水层（组）大部分直接覆盖于煤系地层之上，成为矿井的主要充水因素之一。
　　二叠系主要由泥岩、粉砂岩、砂岩组成。煤系地层砂岩裂隙发育，含水丰富，其主要漏水层段有3号煤层下的K3砂岩，5号煤层顶板砂岩、7号煤及10号煤层的顶板砂岩。涌水量观测资料表明，煤系砂岩涌水主要为排泄静储量。
　　总厚约130m，有13层石灰岩，灰岩总厚约60m，岩溶较发育，富水性较强。主采煤层10号煤，下距太原组顶部石灰岩约50m。
　　奥陶系石灰岩中裂隙岩溶发育，含水丰富，岩溶水易通过断层等导入巷道，对矿井生产构成较大威胁。
　　 2电性特征
　　岩石孔隙、裂隙总是含水的，并且随着岩石的湿度或饱和度的增加，电阻率急剧下降。然而，水分含量相同的不同岩石的电阻率可能有很大差别，其原因在于水分有不同的矿化度。这样，断层的电阻率不取决于断层本身的大小，主要取决于断层的破碎程度及其含水的饱和度；岩层的电阻率不取决于干燥岩石本身的电阻率，主要取决于岩石的含水饱和度。一般来说，含水断层和岩层的电阻率远小于不含水围岩的电阻率，含水断层的电阻率比周围岩的电阻率低，奥陶系灰岩的电阻率高于其上覆地层的电阻率，煤系地层的各岩层电阻率变化不明显如表1所示。这也是应用电阻率法评价断层和含水层赋水性的物性依据。
　　
　　
　　电法工作的主要任务是探查F6等断层的位置及其含水性，F6断层其下盘为灰岩，上盘为煤系地层，两盘视电阻率差异较大，在电性断面上较易识别；其它断层的上下盘均为煤系地层，断层两盘的电阻率差异不大，但当有较大断层存在时，若断层破碎带含水，在电性断面上表现为低电阻率异常，若断层破碎带不含水，在电性断面上表现为高电阻率异常，根据上述电性特征，可以确定断层的位置及其含水性，为此采用垂向电阻率测深的方法观测沿测线方向及垂向上不同深度的电阻率变化情况，探查岩层在水平与垂向上的电性差异，达到完成地质任务的目的。
　　具体电极距（AB/2）的设置采用对主要深度段用加密的算术极距，同时增加观测次数，以利于对微弱异常的观测。
　　 4电阻率法资料的解释与主要成果断层的解释：
　　 4.1根据电性标志的异常变化（如系统错断、终止、扭曲等）识别断点、断层。
　　 4.2断层的组合应注意断点空间闭合及相邻测线特征、性质的一致性。
　　地层形态的解释：
　　地层形态解释应在断面、平面图上依据电性标志特征的变化确定。
　　构造的控制及其导水性：
　　全区共解释断点38个，组合断层7条，未组合断点一个。其中F6断层在电性参数剖面上反映较为明显。断层多为导水断层。特别是测区东部的F6、F6-1断层之间为断层破碎带，电性断面上视电阻率较低，反映地下水丰富。
　　
　　图1 视电阻率断面图
　　
　　图2 电性断面上电性标志的异常变化
　　
　　图3 电性断面上地层形态的解释
　　
　　图4F5、F6断层在电性断面图上的显示
　　
　　图 5F1+2、F5、F6、F6-1断层在电性断面图上的显示
　　
　　图6 F3断层在电性断面图上的显示
　　 5结语
　　根据水文勘探和矿井地质资料，本文分析了勘察方法及其地质效果。
　　简述了采用直流电阻率法对主要断层位置及其含水性进行勘察，对于提高矿井生产能力，防治矿井地质灾害具有重要意义。为此，进一步揭示了构造特征与电性参数的内在关系，提高了电法勘探地质成果的可靠性。
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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