龙顶山瞬变勘探报告资料.docx
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龙顶山瞬变勘探报告资料
山西高平科兴龙顶山煤业有限公司
拟建砖厂瞬变电磁勘探报告
**********
2013年3月
山西高平科兴龙顶山煤业有限公司
拟建砖厂瞬变电磁勘探报告
施工单位：
********
队长：
*****
总工程师：
****
项目经理：
****
野外负责：
*****
测量：
王8***8*******
仪器操作：
*****
数据处理：
*****
报告编制：
*****
制图：
*****
校对：
***
审核：
***
编制时间：
二〇一三年三月
附件1地质勘探资质文件
附表1勘探区测线端点坐标统计表
附图目录
附图1-1实际材料图1：
1000
附图2-1～2-1测线电性断面图1：
1000
附图3-1～3-5水平电性切片图1：
1000
附图4-1勘探区采空区分布图1：
1000
序言
山西高平科兴龙顶山煤业有限公司为查明煤矸石页岩烧结多孔砖生产厂区是否存在煤层采空区及分布范围，委托河南省煤田地质局物探测量队（以下简称：
我队）在拟建砖厂区域内进行瞬变电磁勘探工程。
我队技术人员在充分收集、分析、利用已知地质、水文地质等勘探研究成果和有关气象、水文等方面的资料的基础上，结合现场踏勘情况，认真编写了项目施工组织设计，并通过山西高平有限公司审查。
我队于2013年1月27日进驻施工工地，当日进行控制测量和测点放样。
于2013年1月28日进行了瞬变电磁勘探试验工作，完成试验坐标点10个，随即开展野外数据采集工作，至1月31日结束，共计完成瞬变电磁测点494个。
随后转入内业处理、资料解释工作，制作相应参数图件和成果图件，于3月编制完成了文字报告。
在本项目实施过程中，始终得到山西高平有限公司各级领导的热情关怀和大力支持，在此表示衷心的感谢。
本项目执行的标准有：
1、《地面瞬变地磁法技术规程》（DZ/T0187-1997）
2、《煤炭电法勘探规范》（MT/T898-2000）
3、《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2001）
第一章勘探区概况
第一节勘探区范围
本次瞬变电勘探工程勘探面积为41600m2。
勘探范围由4个坐标点圈定，具体勘探范围示意图见下图：
图1-1勘探范围示意图（图中黑框）
表1-1勘探范围拐点坐标表
拐点编号
X
Y
J1
3958034.291
410517.082
J2
3958227.673
410690.873
J3
3958120.724
410809.877
J4
3957927.342
410636.086
第二节地质任务
本次地面电法勘探的地质任务是：
探查勘探区域内是否存在有煤层采空区及分布情况。
第三节参考地质资料简介
本次瞬变电磁勘探收集到勘探区附近ZK4-2钻孔柱状图一幅和煤矿地质报告文字部分。
这些资料在一定程度上反映了勘探区内的地质概况，对勘探区内的地层、地质状况起到了一定的了解作用，同时为采空区的划定提供了一定的参考。
第二章测区地质概况及地球物理特征
第一节地质概况
一、区域地层
勘探区内为中低山黄土丘陵地貌，地表大部为第四系黄土覆盖，基岩出露在山梁处，大部分为裸露区。
出露地层有二叠系下统山西组、下石盒子组、二叠系上统上石盒子组。
现根据钻孔资料及地表露头将井田内的地层由老至新分述如下：
（一）、奥陶系中统峰峰组（O2f）
埋藏于井田深部，为煤系地层沉积基盘，岩性为深灰色、厚层状海相石灰岩、角砾状灰岩，夹泥灰岩和白云质灰岩，坚硬性脆，项部常因铁质浸染而呈淡红色，厚度1.00m左右。
该地层在本井田外西部见出露。
（二）、石炭系（C）
1．中统本溪组（C2b）
主要由浅灰色含铝泥岩、铝质泥岩、深灰色泥岩组成，中、下部夹石英砂岩，底部常具一薄层铁质泥岩或铁质粉砂岩，含黄铁矿，菱铁矿结核或透镜体，即“山西式’’铁矿。
本组厚度2.20-7.60m，平均4.50m。
该组地层在井田内及周边无出露。
2．上统太原组（C3t）
为一套具明显沉积旋回的海陆交互相含煤建造，为井田主要含煤地层之一一。
岩性为黑色炭质泥岩、深灰色～灰黑色砂质泥岩、泥岩、粉砂岩，灰色中细粒砂岩、深灰色石灰岩及8层煤层。
含5、6、8、9、11、12、13、15号煤层，其中9、15号煤层为可采煤层，其余为不可采煤层。
K2、K3、K4三层石灰岩层位稳定，K5、K6石灰岩层位不稳定，是区域地层对比的良好标志。
底部为灰色石英砂岩，即K1砂岩（局部不发育，相变为砂质泥岩、泥岩），与下伏地层本溪组整合接触。
本组厚度64.80-91.50m，平均79.19m。
该组地层在井田中南部外侧有零星出露。
（三）、二叠系（P）
1．下统山西组（P1s）
本组为井田内另一主要的含煤地层，底部以K6砂岩与太原组分界。
主要以黑色泥岩、深灰色砂质泥岩～粉砂岩和灰色、灰白色砂岩组成。
含2、3号煤层，其中3号煤层为主要可采煤层，其余为不可采煤层。
底部的K7为灰白色中细粒石英砂岩，是山西组与太原组分界的标志层。
本组厚度41.43-66.97m，平均57.40m。
与下伏太原组呈整合接触。
改组地层在井田内有大面积出露。
2．下统下石盒子组（P1x）
连续沉积于山西组之上，由灰绿、黄绿色砂岩，问夹灰、黄绿、局部为紫红色泥岩、砂质泥岩及铝质泥岩组成，该组厚度74.50-78.42m，平均76.25m，底部以一层灰色中粒砂岩（K8）与山西组分界。
本组以K9中粒砂岩为界可分为上下两段，分述如下：
下段（P1x1）：
下部为黄绿色厚层状中粗粒石英硬砂岩及灰绿色砂质泥岩、泥岩，含大量锰质结核；上部为黄色、黄绿色粉砂岩、砂质泥岩及泥岩。
厚43.70-51.80m，平均46.50m。
上段（P1x2）：
下部为黄绿、灰绿色中粗粒石英砂岩；上部为杏黄色、黄绿色砂岩、砂质泥岩夹砂岩及紫色泥岩，其顶部为杂色含铁质鲕粒的铝土泥岩（桃花泥岩），平均厚48.20-53.60m，平均48.50m。
该组地层扩区大面积出露。
与下伏山西组整合接触。
3．二叠系上统上石盒子组（P2s）
连续沉积于下石盒子组之上，井田内主要出露于东北部，由黄绿色砂岩间灰、黄绿、紫红色泥岩、砂质泥岩及铝质泥岩组成。
井田内仅残留下段地层。
下段（P2s1）：
由黄绿、黄色夹紫红色泥岩、铝土泥岩、砂质泥岩和黄绿色硬砂岩组成，砂岩多呈透镜体，节理发育，砂质泥岩、泥岩风化后呈碎屑状，底部以一层黄绿色中粗粒砂岩（K10）与下伏下石盒子组分界，井田内残留厚度约50m。
与下伏下石盒子组呈整合接触。
（四）、第四系
1．中上更新统（Q2+3）
为亚粘土与亚砂土组成，呈淡黄色，含钙质结核和岩石碎屑，中部为黄土层，局部具有底砾岩，0-22.00m之间，井田内广泛分布。
2．全新统（Q4）
为现代冲积层，冲积层由含砂质次生黄土组成。
呈不整合覆盖在不同基岩之上，0-10.00m之间。
二、含煤地层
本井田内主要含煤地层为石炭系上统太原组（C3t）和二叠系下统山西组P1s，现分述如下：
（一）、石炭系上统太原组（C3t）
本组厚度64.80-91.50m，平均79.19m。
岩性主要由灰黑色泥岩、深灰一灰黑色粉砂岩、灰白一深灰色砂岩，深灰色石灰岩及煤层组成。
含煤8层，其中9、15号煤层为主要可采煤层。
含石灰岩5层，以K2、K3、K4较稳定，K5、K6不稳定，具各种层理类型。
（1）15号煤层黑色，以亮煤为主，厚度2.40-5.45m，平均4.29m，含0-1层夹矸。
（2）9号煤层黑色，以亮煤为主，厚度0.20-1.90m，平均1.34m，含1层夹矸，为全区可采煤层。
（二）、二叠系下统山西组（P1s）
本组厚41.43-66.97m，平均厚57.40m，主要由深灰-浅灰色砂岩、粉砂岩、深灰-黑色泥岩及3层煤层组成，本组含2、3号煤层，其中2号为薄煤线，3号煤层为本区主要可采煤层之一。
3号煤层厚3.00-6.85m，平均5.57m，3号煤层泥炭沼泽发育于被充填、淤浅的三角洲问湾上，靠近三角洲平原（上下三角洲平原过渡带），泥炭沼泽水体主要由淡水补给，海水影响小，故硫分低。
三、区域构造
公司厂区位于沁水煤田东南部，太行山复背斜之西翼，晋获褶断带南部东侧。
受新华夏系多字形构造影响，该区构造线大多呈NNE向。
区域大型断裂较发育：
有近NEE向的庄头正断层等，NNE向的长治正断层、高庙山正断层、高平正断层等。
区域构造总体为走向NNE向、向W倾的单斜，尚发育有宽缓的次级褶曲。
第二节勘探区地球物理特征
煤层赋存于成层分布的煤系地层中，煤层被开采后形成采空区，破坏了原有的应力平衡状态。
当开采面积较小时，且煤层顶板为塑型岩石并保存完整，由于残留煤柱较多，压力转移到煤柱上，未引起地层塌落、变形，采空区以充水或不充水的空洞形式保存下来；但多数采空区在重力和地层应力作用下，顶板塌落，形成冒落带、裂隙带和弯曲带。
这些地质因素的变化，使得采空区及其上部地层的地球物理特征发生了显著变化，由此引发了采空区塌陷和持力层破坏等工程地质问题。
一般情况下，采空区的塌陷在垂直方向上可分为三带。
1、冒落带：
煤层采空上部岩层出现坍落。
2、裂隙带：
坍落带上方岩体因弯曲变形过大，在采空区上方产生较大的拉应力，两侧受到较大的剪应力，因而岩体出现大量裂隙，岩石的整体性受到破坏。
3、弯曲带：
裂隙带以上直到地面，在自重应力作用下产生弯曲变形而不再破裂。
如果采空区较深、煤层较薄（或开采较薄），且上覆岩层坚硬，则坍塌的可能性较小，即使坍塌下沉，对地面的影响也较小；反之，则对地面影响较大。
采空区及其垂向上的“三带”，与正常地层之间存在较为明显的物性差异，最明显是导电性差异，导电性差异表现在：
1、煤层采空区冒落带与完整地层相比，岩性变得疏松、密实度降低，即单位体积内介质的密度降低，同时使得传播于其中的导电性降低，在电性上表现为高阻异常；
2、煤层采空区裂隙带与完整地层相比，岩性没有发生明显的变化，但由于裂隙带内岩石的裂隙发育，同时使得传播于其中的导电性变差，岩石的电阻率明显变大。
一般情况下，冒落带的高度一般在十几米左右，其内部充填的松散物的视电阻率明显高于周围介质，裂隙带的高度一般在几十米，主要是由于采空区塌陷造成岩石出现裂隙，岩石的电阻率明显变大，而当采空区充水较多时，由于水的存在，导电性变强，采空区的电阻率明显变小。
由此可见，采空区的视电阻率明显区别于未采空区的视电阻率，是本次勘探的物理前提。
第三章工作方法及数据采集
第一节方法选择依据
根据勘探的目的与任务可知，本次勘探主要解决勘探区内煤层采空区及其积水情况方面的问题。
对采空区的探测应首选对含水裂隙带或水体敏感、分辨率高的瞬变电磁法（TEM）。
其基本原理是利用不接地线圈（当然也可用接地导线）供脉冲电流，使其在地下激发起二次涡流，我们在一次场断开后观测其涡流形成的二次场（瞬变场）及其衰减态势，就可解释地下地质结构。
这是因为瞬变场的参数强度及延迟时间是与地下地质体的几何参数和电性参数有关。
良导地质体（如含水体）尺寸越大，导电性越好，瞬变场强度越大且热损耗越小，故衰减越慢，延迟时间就越长。
据上述特征就可判断被探测的赋水体几何位置和埋深。
图3-1瞬变电磁测深原理图
图3-2瞬变电磁测深装置图
瞬变电磁勘探有很多种工作装置，目前在煤田水文地质勘探中一般采用大定源回线装置和同点装置，结合仪器特点及本次勘探任务要求，本次勘探采用大定源回线装置，回线内接收。
该方法具有勘探深度大、施工效率高、施工受建筑物影响小、划分异常详细等特点。
第二节瞬变电磁勘探仪器
高质量的仪器是地质任务完成的基本要求，结合本次勘探的地质任务，要求仪器具有以下特点：
1、由于瞬变电磁响应随时间衰减极快，接收机要在大量的噪声中接收到有效信号
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