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某地区地质勘探数据采集的研究

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摘要:山西某地区是地质勘探的难题,研究区矿体厚度达200m,疏松的低降速层土质及多层砾石对地质勘察的激发能量衰减严重,影响地质勘探资料的信噪比。通过试验选择了7井组合,单井小药量1kg,井深16m,5m组合基距的方式进行了研究,取得了较好的试验效果。

关键词:矿山地区;地质勘探;数据采集

地质勘探技术日趋成熟,但在山西某地区的应用效果欠佳。吕梁山西某地区覆盖面积广,厚度大,最厚处可达200多米,地形破碎,坡陡沟深,是山西地区地貌发育较为典型的山区[1]。龙泉矿正处于吕梁厚矿区,自2007年以来国内多个施工队伍在此处施工,均因矿区的表、浅层地质地质条件太复杂而无法取得好的资料。

1表、浅层结构

调查为了了解表、浅层地层情况,首先进行全区踏勘。本区潜水位较深,只在山沟的村庄里存在几口深水井,据村民介绍水井深度约50m,结合地势起伏,矿山塬上的潜水位达到了180m左右。从表层地质结构来看,矿层质地松散,孔隙较大,含水量极低,最复杂的是在矿层中夹杂着数层砾石,厚度不一,矿层与砾石呈互层状分布。为了更好的分析本区表层结构特点,利用低速带、微测井及机械钻打井等方法对表、浅层的地质结构进行了仔细分析。表层结构主要分两层,低速层厚度7m~20m,速度320m/s~380m/s;降速层又分两层,第一降速层厚度8m~15m,速度450m/s~1500m/s,第二降速层速度1700m/s~2650m/s,由于第二降速层厚度较大,未得到准确的厚度值,据其他资料估计约70m~100m。通过机械钻对60m以浅的土质进行取样分析,矿层单层厚度在0.5m~20.9m之间,层数2层~6层,总厚度约在20.9m~44.0m之间。疏松的矿层及夹杂的砾石层对地质波吸收、衰减强烈,这些因素对获取高品质地质资料影响很大。根据公式得出,矿层的吸收量是深层地层吸收量的100倍,也就是说,厚度为15m的矿层的吸收衰减量相当于深层1500m厚的地层衰减量。矿层吸收衰减的机制是:矿层中含有大量的气体和不饱和水分,而颗粒间液体和气体的挤压、喷涌作用,使能量消耗。

2数据采集参数的试验

(1)井深试验及药量分析。通过表、浅层地表结构调查可知,低速层厚度7m~20m,炸药在低速层中激发时,破坏半径大,频率低,能量主要消耗在破碎矿层上,低降速层的界面反射还容易形成干扰波,所以井深选择至少要大于低速层厚度。单井井深试验选择了14m、18m、26m、52m的4种深井,药量2kg,从单炮记录来看(图1),当井深达到52m的时候效果最好,在400ms的远道位置上可以看到矿层反射波,其他稍浅的井深均无法得到可靠的反射波资料。分析其原因为52m的深井采用的是机械钻成孔,穿透了矿山砾石互层区域,保证了大部分激发能量的下传,深部反射资料信噪比高。单地质探测的频率与激发介质的速度成正比,与矿山破坏半径成反比。由于激发围岩相对疏松,可塑性强,当发生爆炸时,围岩产生永久变形,爆炸能量主要损耗在围岩的破坏上,有效探测波的能量相应减少。面对松散的围岩、巨厚的矿层,要想激发较强的探测波,采用单井是很困难的,因为单井激发在垂直方向上作用在围岩上的面积小,爆炸能量对围岩的穿透能力和破坏能力增强,不利于对围岩的弹性撞击和压缩。(2)井组合试验。本次采用了3井、5井、7井的多井试验,组合井距经计算确定为5m,组合方式为5m×5m的面积组合,单井药量1kg,井深选择位于低、降速界面下1m处(16m),从激发效果来看(图2),7井组合激发效果最佳,5井组合次之,3井组合最差。随着井组合数目的增加,干扰波压制效果增强矿层反射波的连续性和单炮整体信噪比得到了提高。(3)采集参数的确定。除了以上试验,还对接收因素进行对比试验,最终确定采集参数为,仪器Sercel-428XL数字地质勘探仪,1ms采样,观测系统为489-0-10-0-489,10线8炮制规则线束状,覆盖次数24次;宽频接收0Hz~500Hz,前方增益12db;激发因素7井组合,单井药量1kg,井深16m;接收因素SS-60Hz模拟检波器,检波器埋深30cm。

3段试验效果

采用上述采集参数进行了1.5km的段试验,取得了较好的试验效果,地质勘察资料比较满意。单炮记录上400ms处可见到较连续的矿层反射波同相轴,反射波能量随地形变化不同,在矿山上较弱,冲沟内变强,与砾石层的存在和矿层厚度有较大关系。从叠加剖面上看(图3),反射波同相轴特征明显,在300ms~400ms处有明显的较连续的矿层反射波。说明野外施工采集参数的选择是合适的。

4结语

在矿区进行地质勘探,前期的表、浅层地质层位结构调查是非常重要的。多数矿区潜水位深,近地表低、降速带厚,存在强波阻抗界面,对地质勘察的激发要求很高,采用多井小药量组合一般要优于单深井大药量组合,组合距的选择也是影响压制噪声干扰的重要因素。通过本次试验研究说明在厚矿区只要找准规律,选择好采集参数也是可以获得较好的地质资料的。

参考文献:

[1]楚丽霞,李建伏,孙仁斌.加拿大萨斯喀彻温亚盆地某钾盐矿地质特征及其成因探讨[J].地质与勘探,2016,52(2):385-391.

作者:滕娟 单位:山西潞安矿业集团

某地区地质勘探数据采集的研究责任编辑:张雨    阅读:人次