电法找水在临涣矿区奥灰水勘测中的应用

电法找水在临涣矿区奥灰水勘测中的应用

马安丽,郑贺祥

(安徽省煤田地质局水文地质勘探队,安徽宿州234000)

[摘　要]　使用对称四极电测深方法研究了淮北煤田临涣矿区奥灰水的分布特征,圈定了大田村和大朱家两个富水带。并通过钻探验证,所圈定的富水带地下水较丰富,地下水径流较好,可作为地下水源地。

[关键词]　对称四极电测深;电法勘探;奥灰水;水文地质

[中图分类号]　P631.3+22 [文献标识码]　B [文章编号]　1004-1184(2007)05-0110-02

[收稿日期]　2007-06-17

[作者简介]　马安丽(1966-),女,安徽淮南人,助理工程师,主要从事水文地质与物探工作。

0　前言

淮北煤田是我国重要的煤炭基地,随着深部煤炭的逐年开采,底板奥陶系灰岩岩溶地下水对矿井的开采安全威胁越来越大。同时矿区生产生活用水来自该区地下水,若将奥灰水抽放到地表生活用水池作为矿区的生活用水,既起到了疏水降压,降低奥灰底板水害威胁的作用,同时满足了矿区的生活用水,起到了供水井的作用。本文使用对称四极电测深方法研究了临涣矿区奥陶系灰岩富水带。

1　电法找水仪器与方法

根据本区地形地物特点、水文地质特征、方法技术

有效性与经济性,选择对称四极电测深方法。电测深仪器为DZD-4型多功能直流电法仪,供电电压360伏,该仪器能有效的压制干扰。采用基本垂直区域主要构造走向或垂直于地层走向布线,全区共布设电法线61条,线距400m,测线长120.56km ,点距20m 。A 、B 为供电电极,M 、N 为测量电极,O 为M N 中点,电极距的选择主要根据覆土的厚度、主要含水层段的埋藏深度确定,为取得明显的地质电性反映,采用极距AB/2=400m 观测。电极系用密集15阶不等距排列,AB /2=60、80、100、125、150、175、200、225、250、275、300、325、350、375、400m,MN 与AB 保持比例,取MN =1/10AB 。

2　电法找水的依据

灰岩地层与地下水有较大的电性差异,灰岩的电阻率极高,一般为数百至数千欧姆・米,而地下水电阻率一般在10欧姆以下,电性差异达数十至数百倍。完整的灰岩地层为高阻地层(不含水),在电法勘探中视为无穷大电阻电性层(标志层),当灰岩在地应力作用下

裂开破碎,其空间充入水(含水),此时的灰岩地层电阻急剧下降,一般为数十欧姆・米至数百欧姆・米,含水与不含水灰岩地层所呈现的极大的电性差异,是电法勘探寻找灰岩中地下水的基本地球物理前提(或电性依据)[1～3]。

基岩中的地下水,其分布特征与地质构造、岩性紧密相关,因此含水层的结构、分布形态受控于地质构造特征,因而研究区的地质构造特征也是电法找水的重要依据。

3　电测深曲线解释

电测深曲线反映垂向地层结构、岩层电阻率的变化[2]

。在淮北地区,新生界下直接与奥陶系灰岩接触的电测深曲线,一般呈KH 型四层电性断面,左支K 型是新地层反映,尾支上升段(第四电性层),反映奥陶系以下高电阻地层,尾支上升角度一般为40～45°。如果基岩中出现断层,裂隙岩溶等,则电测深曲线尾支往往表现出上升角度变缓、平直段、凹状、锯齿状等特征。如图1

。

图1　电测深曲线

3.1　电性断面图解释

将测线中各点电测深曲线数据输入计算机中,编绘出测线电性断面图,反映剖面二维电性变化特征[2],图中上部等值线密集带,是新地层中岩性变化反映,由砂层(含水段)变化到粘土层段,视电阻率曲线由高渐低;中间低值带为新地层与基岩地层的过渡段,基本反

110

　2007年9月

第29卷　第5期 地下水

Gr ound w ater Sep.,2007

V ol.29　N O.5

映出新地层厚度;下部反映奥陶系地层,视电阻率逐渐增大。若基岩中无断裂构造或含水体,下部等值线呈平行、等间距的水平线或斜线,可反映地层倾角变化。反之则为不等距曲线或斜线段,如图2

。

图2　连1线电性断面图

图3　临涣矿区某段电性平面图

3.2　电性平面图解释

将临涣矿区观测电剖面数据,按实测位置,绘制在平面图中,解释断层点的连接与富水带的圈定,如图3。

4　富水带的圈定

根据电测深资料,临涣矿区圈定了两个富水带,分别为大田村富水带和大朱家富水带。以大田村富水带为例,面积约8km 2,该带的电性特征,观测 s 值高,数值变化大,剖面曲线出现锯齿状,凹形低值区,曲线突变段、不连续变化地段。电测深曲线极小值低,低值区宽度大,尾支常出现上升角度变缓段,锯齿状,平直段等。上述现象均属地层中构造和含水性特征,电性断面图中,基岩中的电性变化不甚明显,等值线比较均匀,没有突出电性异常,仅见局部等值线变宽(曲线尾支上升角度变缓所致)现象。该地段即为裂隙岩溶发育。从

DC 7孔、DC 7-1孔、DC 7-2孔测井曲线和井下电视

可见(如图4)。岩层层间裂隙发育,表现各孔在测井曲线对应层均有低阻异常,井下电视也清晰地展示出这一特征,电视中还显示了较发育的垂向裂隙,并在垂向裂隙与岩层间裂隙交汇处,岩溶十分发育,岩溶洞可达数10cm 以上。DC 7-3孔裂隙岩溶也较发育,并在井深200m 处见断层,但该孔裂隙、岩溶、断层破碎带均被粘土所充填,

孔中水量甚小。

图4　临涣矿区DC7孔钻孔柱状图

该富水带经DC7孔验证,地下水较丰富,地下水径流较好,可作为地下水源地。DC7孔大口径抽水试验静止水位7.764m ,水位标高19.207m ,恢复水位7.994m ,水位标高18.977m ,水位降深1.73m/h,水量43.125L/s,单位涌水量q=24.928L/s ・m 。

5　结论

(1)使用对称四极电测深方法研究了临涣矿区奥灰水富水带的分布范围,圈定了大田村和大朱家两个富水带。

(2)大田村富水带经DC 7孔验证,地下水较丰富,地下水径流较好,可作为地下水源地。

(3)对称四极电测深法是一种体积勘探,因而要求被测目的层要有一定规模。临涣矿区地形较为平坦,奥灰灰岩岩溶发育,因此,在电测深曲线上反映较好。

参考文献

[1]陈兆炎.煤田水文地质学[M ].北京:煤炭工业出版社,

1989.

[2]黄作华.煤田地球物理勘探[M ].北京:煤炭工业出版社,

1992.

[3]中国煤田地质总局.中国煤田水文地质学[M ].北京:煤炭

工业出版社,2001.

111

第29卷　第5期 地下水 2007年9月