隐伏断裂探测（共8篇）
隐伏断裂探测 篇1
0 引言
隐伏断裂是在地表无显示或出露不明显而潜伏在地表以下的断裂[1,2,3,4]。研究表明, 运用高密度电法层析成像技术, 可以探测断裂的空间位置及相关地质参数, 从而使重要设施有效地避开隐伏断层, 最大程度减轻地震灾害[5]。
为了进一步研究高密度电法在隐伏断裂探测中的应用, 我们在潞城县北部天脊集团乙醇项目场地西侧布设了2条高密度电法测线, 对文王山地垒南侧断裂进行高密度电法探测, 并结合钻孔地层资料对断裂大致走向、上棱埋深、活动时代等进行了综合研究。
1 文王山地垒南侧断裂概况
文王山地垒南侧断裂位于长治盆地北缘文王山地垒南侧, 为长治拗陷盆地文王山凸起和屯留拗陷的分界断裂 (见图1) 。野外调查表明, 文王山地垒南侧发育早、中、晚更新世地层, 直接覆于文王山前缘。水文地质资料查明, 断层走向NEE70°~80°, 倾向SE, 倾角70°, 垂直断距230 m~400 m, 为一条隐伏的张性正断层。经野外地质调查, 该断裂错断第四纪早更新世地层, 第四纪中更新世地层未见错断, 表明该断裂为早更新世断裂。
2 高密度电法探测系统
高密度电法的物理前提是地下介质间的导电性差异[6]。野外工作时, 首先沿剖面按一定间距一次性布好多根电极, 观测时, 仪器可按照特定的装置方式接通电极, 依次测量剖面上不同位置、不同深度的视电阻率值, 从而获得一条完整的二维视电阻率剖面。根据实测的视电阻率剖面, 进行计算、处理、分析, 便可获得地层中的电阻率分布情况, 从而可以划分地层、圈闭异常等。
根据探测要求, 我们采用重庆奔腾数控技术研究所生产的WDJD-1多功能数字直流激电仪和WDZJ-1多路电极转换器所构成的WGMD-1高密度电阻率测量系统。数据采集后, 应用RES2D软件对数据进行处理, 根据得到的反映地下不同性质介质及断裂的产状和深度的二维地电断面图进行合理的地质解释[7]。
3 探测结果处理及解释
3.1 探测方案及测线布置原则
探测过程中考虑到测量深度及仪器分辨率、场地条件等问题, 我们采用了温纳测量装置, 电极距5 m。由现有资料知, 工程场地通过的文王山地垒南侧断裂为NEE向, 因此, 我们在NW方向共布设了2条测线来控制该断层。测线布设见图1, 测线参数见表1。
3.2 探测结果分析与解释
从剖面整体上看, 电阻率值变化较大, 这主要是由于工作区涉及黄土丘陵及基岩山地, 不同的地貌单元, 场地物性介质变化较大。根据地质调查及周围钻孔揭露, 场地地表松散层由第四系中更新统及下更新统组成, 场地地层相变不大, 基底地层由古生界二叠系、石炭系及奥陶系地层组成, 二叠系、石炭系岩性以砂岩、泥岩为主, 奥陶系主要以灰岩为主。根据对比上述地层的电阻率值范围大致如下:
第四系下、中更新统粉质粘土、粘土:电阻率值在6.74Ω·m~144.0Ω·m之间变化。
二叠系、石炭系砂岩、粉砂岩、泥岩:电阻率值在48.9Ω·m~909.0Ω·m之间变化。
奥陶系灰岩:电阻率值在1 000Ω·m~9 211.0Ω·m之间变化。
下面对两个电阻率CT剖面的具体特征做一分析。
1) 剖面A—A'。
从已了解的地质情况看, 该剖面顶部为第四系松散地层, 从图2可以看出, 电阻率值在垂直方向上大致可以分为两层:
第一层电性层深度在1.5 m~30 m左右, 该层电阻率值为相对低阻值区, 该电性层的厚度变化较大, 水平方向分布不均匀, 在测线800 m左右该电性层的厚度发生较大变化。据钻孔揭露及地质调查, 该层主要是由粉质粘土及粘土层组成。由剖面可见北西部该层厚度较薄, 仅为1.5 m~7 m左右。东南部该层厚度可达30 m左右。该层的电阻率在7.38Ω·m~40Ω·m之间变化, 电阻率曲线稳定连续, 第四纪中更新世粉质粘土层未见错断迹象。
第二层电性层深度在7 m~50.5 m之间, 该层电阻率值为相对高阻值区, 电阻率值曲线呈向南倾斜的舒缓波状, 这与场地地层为基岩相对应。该物性层在高阻值的背景下, 又分为两部分, 在剖面测线0 m~800 m段, 电阻率在93.2Ω·m~842Ω·m区间变化, 阻值相对较低。在剖面测线800 m~1 050 m段, 为连续的高阻值, 该层的电阻率在1 178Ω·m~4 310Ω·m区间变化, 电阻率阻值发生突变, 显示物性介质发生突变, 且电阻率曲线由舒缓波状变为近于直立。根据电阻率值数值特征, 推测在剖面测线0 m~800 m段为石炭、二叠系的砂岩、泥岩。在剖面测线800 m~1 050 m段, 为连续的高阻值, 所对应的基岩地层为奥陶系灰岩。
推断该处异常现象的出现与断层有关, 根据已有资料显示, 文王山地垒南侧断裂由附近通过, 由此可以推测在A—A'测线800 m处电阻值异常变化是文王山地垒南侧断裂引起的, 根据电阻率曲线异常特征, 推断断层异常带宽150 m左右。
由图3 (电阻率CT地质解译图) 可见, 剖面中文王山地垒南侧断裂错断了基岩地层, 推测上盘地层为奥陶系灰岩、石炭系铝质泥岩, 由电阻率曲线呈舒缓波状的特征可以看出, 近断面处奥陶系地层拖曳现象明显, 地层倾向南, 视倾角在55°~70°之间, 推测破碎带上窄下宽, 破碎带宽度150 m左右。由于断裂的原因, 以测线800 m处为界, 测线南部的新生界松散层的厚度达30 m左右, 而测线北部新生界松散层仅为数米。
综上所述:文王山地垒南侧断裂由测线A—A'800 m处通过, 断裂上棱埋深约10 m, 该断裂未错断上覆第四系中更新统粉质粘土。
2) 剖面B—B'。
该测线是剖面A—A'的补充验证测线。从图4可以看出, 电阻率值在垂直方向上大致可以分为两层:
第一层电性层深度在1.3 m~15 m左右, 该层电阻率值为相对低阻值区, 该电性层的厚度变化较大, 水平方向分布不均匀, 在测线140 m左右该电性层的厚度发生较大变化。据地质调查, 该层主要由粉质粘土及粘土层组成。由剖面可见测线北部该层厚度较薄, 仅为1.3 m~5 m左右。测线南部该层厚度可达15 m左右。该层的电阻率在9.03Ω·m~144Ω·m之间变化, 电阻率曲线稳定连续, 结合场地地质调查 (见图4) , 第四纪中更新世粉质粘土层未见错断迹象。
第二层电性层深度在5 m~50.5 m左右, 该层电阻率值为相对高阻值区, 电阻率值曲线呈向南倾斜的舒缓波状, 这与场地地层为基岩相对应。该物性层在高阻值的背景下, 又分为两部分, 在剖面测线140 m~300 m段, 电阻率在361.0Ω·m~909Ω·m区间变化, 阻值相对较低。在剖面测线0 m~140 m段, 为连续的高阻值, 该层的电阻率在2 285Ω·m~9 000Ω·m区间变化, 电阻率值发生突变, 显示物性介质发生突变, 且电阻率曲线由舒缓波状变为近于直立。根据电阻率值数值特征, 推测在剖面测线140 m~300 m段为奥陶系灰岩破碎带。在剖面测线0 m~140 m段, 为连续的高阻值, 所对应的基岩地层为奥陶系灰岩。
测线140 m处异常值的位置与测线A—A'800 m处值异常基本在同一走向上。推断该处异常现象的出现与文王山地垒南侧断裂有关, 由此可以推测在B—B'测线140 m处阻值异常变化是文王山地垒南侧断裂引起的。
由图5 (电阻率CT地质解译图) 可见, 剖面中文王山地垒南侧断裂错断了奥陶系基岩地层, 视倾角在60°~70°之间。由于断裂的存在, 以测线140 m处为界, 测线南部的新生界松散层的厚度达15 m左右, 而测线北部新生界松散层仅为数米。
综上所述:文王山地垒南侧断裂由测线140 m处通过, 断裂上棱埋深约7 m, 该断裂未错断上覆第四系中更新统粉质粘土。
4 结语
电阻率CT剖面及地震地质调查认为, 场地上部松散地层为第四系中更新统及下更新统, 岩性以粉质粉土、粘土为主, 中更新统以粉质粘土为主, 下更新统以粘土为主。在剖面A—A'测线800 m处为电阻率异常, 剖面B—B'测线140 m处为电阻率异常, 该两处异常是由于文王山地垒南侧断裂造成, 确定该断裂走向为NEE75°, 断裂破碎带宽度约150 m, 断裂上棱埋深约7 m~10 m。断裂未错断上覆第四系中更新统粉质粘土, 为早更新世断裂。
摘要：应用高密度电法对长治盆地的文王山地垒南侧断裂进行了探测, 结合周围钻孔地层资料进行了地质解译, 并根据电阻率曲线异常特征揭示了该断裂的空间位置和相关地质参数, 说明高密度电法探测技术在隐伏断裂探测中具有广阔应用前景。
关键词：高密度电法,断裂,隐伏断裂探测
参考文献
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[6]杨金山, 张立忱.高密度电法在近场区断层探测中的应用[J].东北地震研究, 2007, 23 (4) :47-51.
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隐伏断裂探测 篇2
用瞬态多道瑞利波法研究夏垫隐伏断裂附近的浅层速度结构变化
用瞬态多道瑞利波法,对夏垫隐伏断裂附近的`浅层速度结构进行了调查研究,利用f k域分析方法提取瑞利波频散曲线,分别用遗传算法和半波长方法反演,得到断裂附近的横波速度结构和瑞利波相速度分布剖面.反演结果与钻孔资料的对比表明,瞬态瑞利波法对于探测上断点埋深较浅的隐伏断裂是有效和可靠的.
作 者：贾辉 何正勤 叶太兰 Jia Hui He Zhengqin Ye Tailan 作者单位：中国北京,100081,中国地震局地球物理研究所刊 名：地震地磁观测与研究 ISTIC英文刊名：SEISMOLOGICAL AND GEOMAGNETIC OBSERVATION AND RESEARCH年，卷(期)：200829(1)分类号：P315.3关键词：瞬态多道瑞利波 频散 速度结构 隐伏断裂
隐伏断裂探测 篇3
1 工作区地貌特征及地质概况
二郎山隧道选址区地处青藏高原东南缘向四川盆地过渡之中高山区。东靠邛崃山, 西依大雪山, 山势展布与主要构造线走向基本一致。东部邛崃山一带海拔一般3000m～4500m, 夹金山山峰高达4930m;西部大雪山海拔一般4500m～5500m, 主峰贡嘎山高达7556m, 泸定之西华山海拔6076m。
选址区区域在大地构造位置上位于全球著名的特提斯-喜马拉雅构造域东缘的泛华夏大陆古生代-中生代羌塘-三江构造区 (北特提斯构造域) 之松潘-甘孜褶皱系与扬子准地台的衔接部位, 具有复杂而独特的巨厚地壳和岩石圈结构, 以及极其复杂的地质构造和雄伟壮观的山川地势。它是一个中生代以来劳亚陆块、羌塘-昌都陆块及扬子陆块相互碰撞拼贴及长期陆内会聚作用——包括岩石圈收缩作用、伸展作用、平移作用、推覆作用和分层撤离作用, 及其相伴随的岩浆、变质作用长期演化所形成的复杂造山带。
区域内岩浆岩和变质岩分布广泛, 岩浆岩均见于二郎山 (西支) 断裂以西, 变质岩主要出露于大渡河断裂以西。岩浆岩类型较全, 但出露上以花岗岩 (类) 和辉绿岩 (脉) 为代表;变质岩主要是 (区域) 热流动力变质岩及其叠加于上的区域动力热流变质岩, 局部可见热接触变质岩和气液交代变质岩 (蚀变岩) 。火山岩在本区也较发育。其中最常见的是震旦系苏雄组的玄武岩-安山岩-流纹岩建造;其次为发育于古元古代初始裂陷槽形成阶段的玄武质杂岩组合, 属结晶基底——康定岩群的组成部分。
2 地气测量原理
地气测量是一种找隐伏构造和隐伏矿的新方法, 在上世纪80年代初由瑞典学者提出。该方法自上世纪80年代末引入我国后, 先后被成都理工大学、中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所、中国地质大学、东华理工大学、中山大学等国内多家单位研究和应用, 方法技术已趋成熟, 达到了国际先进水平。多年的研究已经证实, 由于地球内部存在压力和温度差, 因此地球内部普遍存在着一种垂直上升的气流, 这些气流在向地表运动移的过程中, 会携带走迁移路径上以纳米级尺寸存在的固体颗粒, 形成含有多种元素的地气流[1]。断裂的存在, 会为地气的迁移提供便利。因此, 在断裂的上方, 地气量将大于其他地区, 地气中很多元素的含量会明显高于背景值。研究表明, 在断裂上方, 稀土、Pb、Zn、Cu等元素会出现异常, 利用灵敏度极高的检测技术可以对这种异常进行检测。这样, 通过捕获测点上的地气物质, 分析其中以10-9～10-12含量级存在的前述元素, 提取异常, 就可以为断裂定位提供科学依据[2-4]。
3 地气测量方法
目前地气测量方法分为积累式测量方法和快速测量方法。本次工作采用快速测量方法。
快速地气测量的采样装置由采样器、干燥器、捕集器和抽气泵组成, 各部分用硅胶导管连接 (图1) 。
采样时, 先用钢钎在地表覆盖层打一个深约50cm的采样孔, 然后将采样器 (头部开有进气孔) 插入孔内, 使采样器上部的圆锥部分堵住孔口, 以阻挡地表大气进入采样孔。打开抽气泵抽取覆盖层空隙内的气体, 抽气速度2L/min。抽取的气体先经过干燥器 (内部装满干燥剂, 两端装填过滤材料以阻隔土壤微粒或粉尘进入捕集器) 干燥和除尘, 再进入捕集器被液态捕集剂俘获, 每个采样点连续抽气30min。捕集剂是由低本底的BV-III级的纯硝酸和高纯水 (三次水) 配置的5%稀硝酸, 单次采样使用20 ml。
地气样品分析工作由成都理工大学的质谱分析实验室完成, 使用美国Perkin-Elmer公司制造的ELAN DRC-e型电感耦合等离子体质谱仪 (ICP-MS) 。ICP-MS工作条件为:采用跳峰模式;进样时间10s, 测量时间60s, 清洗时间10s;测量的目标元素包括稀土、Zn、Pb、Cd、Cu、Sr、Y、Mn等。测量的目标元素包括Cu、Zn、Pb、W、Mo、Bi、Mn、Th、U、Ag、Au、As、Hg、稀土等35种元素。
4 测线布置
由于工作区地表坡积物掩盖普遍, 尤其断层通过位置均为未见直接露头出露, 为了确切把握断层位置及规模、强度等, 本次工作在推测断层可能通过地带的浮土地段布置了5条地气测量剖面。
剖面1:布置在长河坝北约1km的河谷谷底及左岸谷坡, 右岸出露中泥盆统养马坝组, 左岸出露上三叠统须家河组, 两者之间约70～80m为河床堆积物所覆盖。剖面长140m, 测点15个, 点距10m。
剖面2:布置在门坎山河谷右岸的谷坡, 剖面起点见下奥陶统巧家组薄层灰岩, 止点见中志留统罗惹坪组厚层灰岩, 除剖面起止点可见基岩外, 剖面其它地段为坡积物所覆盖。剖面长350m, 测点31个, 点距10m, 局部点距15m。
剖面3:布置在门坎山上游1km左右的河谷两岸的谷坡, 剖面起点出露晋宁-澄江期钾长花岗岩, 剖面止点下奥陶统巧家组薄层灰岩, 剖面大多数地段为坡积物所覆盖, 局部可见零星灰岩露头。剖面长325m, 测点27个, 点距10m, 局部点距15m。
剖面4:布置在堡子上村的洪积扇体上, 剖面全部为洪积物所覆盖, 周围为糜棱岩和变质花岗岩。剖面长310m, 测点24个, 点距15m, 局部点距10m。
剖面5:布置在干沟上游约1km的河流冲沟的左岸, 剖面起点出露下震旦统苏雄组安山岩, 其余地段全部为坡积物所覆盖。剖面长120m, 测点9个, 点距15m。
5 探测结果与资料综合分析
5.1 隐伏断裂上方的地气异常特征
根据在已知隐伏断裂上方开展地气测量获取的资料, 断裂上方的地气信息具有以下基本特征[5]: (1) 具有两类地气元素——稀土元素 (La、Ce、Nd、Sm、Eu) 与重金属元素 (Cu、Zn、Pb等) 异常, 且两类元素异常的吻合性较好; (2) 两类地气元素的高值异常一般出现在断裂在地表垂直投影的位置。这是确定各剖面断裂所在位置的依据。
5.2 各探测剖面资料综合分析
根据以上断裂地气的特征, 结合获得的数据做综合分析:
剖面1:整条剖面出现两个异常, 分别出现在40～60m (异常1) 和120～130m (异常2) 。异常1共有33项元素出现峰值, 占分析元素94%, 异常值高于平均值的5-7倍。异常2共有29项元素出现峰值, 占分析元素83%, 异常值高于平均值的3-10倍。剖面上出现的2个高峰异常对应2条断裂, 其中异常1较异常2更为明显, 结合实际地质情况, 异常1应为主断裂, 断裂宽度约20m, 异常2为分支断裂, 断裂宽度约10m。
剖面2:整条剖面出现三个异常, 分别出现在40～60m (异常1) 、140～160m (异常2) 和300～320m (异常3) 。异常1共有19项元素出现峰值, 占分析元素54%, 异常值高于平均值的3-6倍, 表现为多锯齿状峰值异常。异常2共有30项元素出现峰值, 占分析元素86%, 异常值高于平均值的3-7倍, 以单锯齿状峰值异常为特征。异常3共有26项元素出现峰值, 占分析元素74%, 异常值高于平均值的1-5倍, 以单锯齿状峰值异常为特征。剖面上出现的3个高峰异常对应3条断层, 其中异常2较异常1、异常3更为明显, 结合实际地质情况, 异常1为主断裂;异常2、3应为次级断裂构造。
剖面3:整条剖面出现两个异常, 分别出现在50m附近 (异常1) 和290～300m (异常2) 。异常1共有32项元素出现峰值, 占分析元素91%, 异常值高于平均值的5-12倍。异常2共有32项元素出现峰值, 占分析元素91%, 异常值高于平均值的3-4倍。剖面上出现的2个高峰异常对应2条断层, 其中异常1较异常2更为明显:各种异常元素对应性强、异常峰值吻合性好、异常值高。结合实际地质情况, 异常1为主断裂通过位置, 异常2为次级断裂构造。
剖面4:整条剖面出现两个异常, 分别出现在105～120m (异常1) 和160～200m (异常2) 。异常1共有29项元素出现峰值, 占分析元素83%, 异常值高于平均值的2-3倍。异常2共有29项元素出现峰值, 占分析元素83%, 异常值高于平均值的3-4倍。剖面上出现的2个高峰异常对应2条断层, 各种异常元素异常峰值吻合性较好、异常值较高。结合实际地质情况, 异常1、2为脆性断裂构造。
剖面5:整条剖面除4种元素 (Au、Lu、Zn、As) 有锯齿状峰值异常外, 其它元素均没有出现明显的异常峰值, 且异常均没有重合的规律, 表明剖面上并无断裂存在。该剖面与其它存在断裂的剖面形成鲜明对比。
6 结论
综上研究结果, 可以得出以下结论:
(1) 地气测量探测到的隐伏断裂中各种异常元素对应性强、异常峰值吻合性好、异常值高, 异常与构造有明显的对应性, 主要地气元素异常的衬度值一般较大。
(2) 地气异常是多元素综合异常, 比用单一元素异常指示断裂更为可靠。地气测量能给出
精确的隐伏断裂定位及宽度信息。
(3) 采样设备轻便, 采样周期短, 操作方便, 样品分析快, 获取的元素信息丰富。由于所采集的地气物质均来自地下深部, 其反映的是深部信息, 地气测量受地表覆盖物影响小。
(4) 由于隐伏断裂的存在与潜在活动性将给工程的建设带来巨大隐患, 建议修建隧道时绕过这些断裂带。
参考文献
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隐伏断裂探测 篇4
渗漏水问题是运营隧道中普遍存在的问题之一,几乎所有的隧道都存在渗漏水的情况,不仅促进混凝土的风化,造成隧道衬砌变形破坏,降低衬砌混凝土强度,影响隧道附属设施的正常使用,减少隧道的使用寿命,而且使得隧道的正常运行存在安全隐患[1]。
隧道在运营过程中由于地质条件、水文条件、施工技术等存在不同,在隧道中存在的隐伏病害形式多种多样,对隧道的安全造成严重影响,在日常使用过程中如何及时、准确的发现和分辨不同类型的病害,是探测的难点。
对于隐伏病害的检测,目前主要有传统检测和无损检测两种方法。由于传统方法如钻孔取芯等对于运营隧道的结构具有一定的破坏性,在隧道中不能全面开展[2],从而使得对于隐伏病害的反映不够完全。随着科技的不断发展,在隧道病害检测中无损检测技术越来越广泛的受到重视。探地雷达技术以其探测速度快、连续、准确,能及时发现病害的位置与规模的特点,在病害检测中被广泛应用[3]。但是,针对不同病害的检测过程存在随意性,而且在数据解译方面,不同的专业人员对于同一种病害的认识存在差异,这也使得数据解译过程存在多解性,并且缺少整体研究。
本文主要就是要对隧道病害的探测过程进行整体分析,试图建立隧道无损检测的标准流程,构建不同病害的标准异常特征,以提高检测的精确度。
1隧道渗漏水成因分析
公路隧道大多修建于山区地带,地质条件复杂,渗漏多出现在埋深较浅、节理发育、围岩破碎、裂隙水发育的地段。在灰岩地区,裂隙水较发育,由于隧道的开挖,破坏了原有的地下水系统的平衡,造成水向开挖隧道转移,在转移过程中由于灰岩受到水的侵蚀,在岩层中易渗漏通道,从而在隧道附近形成新的储存点,当衬砌存在缝隙等薄弱区段时,就有可能造成隧道内部渗漏水的情况。除此之外,由于设计的过程中,选址的不当使得隧道通过断层破碎带,使得围岩松动,产生裂隙,形成渗漏水通道[4]。但是,最主要的原因还是人工造成的,由于在衬砌支护及隧道防水处理过程中存在不当的现象,隧道在运营过程中存在施工缝密封条老化、衬砌内排水管道破坏、衬砌钢丝网破坏等病害,为裂隙水形成渗漏通道提供了条件。要减少渗水的危害,关键是要找到隧道的隐伏病害并进行维护处理。
2隧道隐伏病害探测技术
2.1 探地雷达技术
探地雷达是一种用于探测地下目标体的无损检测技术,探地雷达将高频电磁波以宽频带短脉冲形式向探测目标体发射,由于不同介质体界面存在电性差异,一部分电磁波反射回来,通过记录反射波的反射时间和反射幅度判断目标体的结构和属性。电磁波的反射原理见图1。
介电差异是探地雷达检测的基础,在隧道病害中,一般情况下衬砌空洞、回填不密实、脱空及裂缝中都有水或者空气填充,与混凝土存在较大的电性差异,使得信号较明显,便于异常的判读。
2.2 隐伏病害雷达探测方案
在进行隧道隐伏病害检测时,前期的准备工作格外重要,可能使检测工作事半功倍。隧道病害无损检测系统的建立可以为检测工作的开展提供规范,针对病害类型建立一套系统的检测规程,提高工作效率。探测方案中的内容如下:
1)隧道设计资料和施工资料的收集。隧道资料中包含着丰富的可参考信息,包括各区段围岩等级、施工工艺、衬砌厚度、隧道高度等,为测线的布设和天线中心频率的选取提供数据支持。
2)天线中心频率的选择。天线中心频率的选取在工程应用中占据着相当重要的位置,直接决定着探测的准确性,天线中心频率主要受到探测深度、分辨率和探测区环境干扰因素三方面的影响。天线的选择必须兼顾目标体的尺寸大小和探测深度,在满足探测深度的条件下,为尽可能提高雷达分辨率,应选择高频率天线。
3)隧道内环境的记录。隧道中存在很多影响探地雷达信号解译的干扰源,如电线反射、金属反射、金属网布设等,如果没有记录,很可能会被误判成异常体,因此,现场记录有助于减少误判的概率,提高检测精度。
4)测线的布设。测线的布设对于探测能否达到目的起到了关键性的作用,如果测线布设不合理,就算做了大量的工作也可能找不到探测的目标体。对于衬砌裂缝等条状病害,测线应该垂直目标体,并平行布设多条。对于衬后空洞等片状病害,应当设定网状测线。测线布设见图2。
同时,还要根据病害的大小和要求的最小分辨率进行布线,以免布设的测线间距过大,造成病害的漏测。
3 不同类型病害的剖面异常特征
某位于灰岩地区的公路隧道,在运营过程中出现多处渗漏水情况,存在严重的安全隐患。为查明衬砌渗漏及路面冒水的原因,运用探地雷达主要对部分隧洞壁施工缝和病害位置进行了检测。施工缝的检测采用沿施工缝扫描的方式;渗漏病害位置检测采用多条相交测线的面积扫描方式。根据监测结果,对主要病害的雷达剖面异常特征进行如下总结分析:
1)衬后空洞。由于灰岩地区岩层含水量较大,当混凝土存在空洞时,会被水填充,水和混凝土之间存在较大的介电差异,在介电界面雷达波发生较强的多次反射,振幅较大,能量增强(见图3)。
2)衬砌裂缝。衬砌裂缝是衬砌内积水往外渗漏的通道,由于裂缝处的错断使得介电常数发生改变,在雷达剖面上显示为多次高频反射,同相轴出现错断(见图4)。
3)衬后充填不密实。在衬砌施工过程中,由于操作不当和施工工艺等问题,容易在衬砌中存在局部不密实现象,不密实处存在多个反射界面,在雷达剖面上显示为多个反射波,反射波振幅增强,同相轴杂乱(见图5)。
4)衬砌防渗层破坏。当衬砌防渗层破坏以后,由于渗漏水的作用防渗层易发生变形,使得防渗层和混凝土结构混在一起,雷达剖面显示为防渗层同相轴不连续(见图6)。
5)原岩破坏。由于隧道的开挖破坏了原岩的力学平衡,造成和初期支护相连的原状岩壁出现破坏现象,在雷达剖面上会显示为局部反射信号,被水充填后,散射信号增强(见图7)。
4 结语
本文从探测过程进行研究,通过归纳总结隧道病害检测中可能存在的干扰因素问题,提出了相应的注意事项,以及采取相应的措施,提高了工作效率,同时,通过对不同病害类型所反映的雷达剖面进行分析总结,为隧道病害检测提供了参考依据,增加数据解译的精度。说明了在灰岩地区隧道渗漏水问题与隧道隐伏病害的分布存在一定的关系。通过对隧道病害的无损检测能够准确找到病害的位置并进行相应处理,减少因为隧道渗漏水问题带来的危害。在隧道检测过程中,由于隧道衬砌表面凹凸不平,尤其是检测过程主要靠人工完成,天线的移动速度不均匀,使得检测结果存在一定误差[5]。因此,在检测过程中应该尽量保持天线移动匀速,并尽量使测线不应过长,每隔5 m～10 m做好标记,这样做不仅可以减少人为造成的误差,而且可以为数据解译提供便利。
摘要：介绍了隧道渗漏水原因,归纳总结了不同类型病害的剖面异常特征,并对隧道病害的探测过程进行了整体分析,以期建立隧道无损检测的标准流程,构建不同病害的标准异常特征,以提高检测精确度。
关键词：隧道渗水,隐伏病害,探地雷达
参考文献
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隐伏断裂探测 篇5
关键词：地质雷达,PCCP管,波形特征
1概述
因新修高速公路与东江源水管线路交叉, 东江水源工程管理处在一期工程时为二期工程预埋了一根管径2.6 m的预应力钢筒混凝土管 (PCCP管) , 但二期工程开工时, 由于地形变化等原因, 该管位置模糊, 造成二期工程源水管无法顺利对接, 严重影响了二期引水工程的顺利进行。为此, 在某单位使用管线仪探查失败后, 深圳市水务规划设计院物探组携加拿大产 EKKO PRO100型地质雷达进入工区, 通过合理的剖面布置, 资料分析处理后, 准确确定了高速公路东、西两侧管头位置。
2地质雷达原理
地质雷达法 (Ground Penetrating Radar Method) 是利用地质雷达发射天线向目的体发射高频脉冲电磁波, 由接收天线接收目的体的反射电磁波, 探测目的体分布的一种勘测方法。其实质是利用介质电磁波的反射特性, 对介质内部的构造和缺陷 (或其他不均匀体) 进行探测, 两种介质的介电常数差异越大, 反射的电磁波能量也越大。地质雷达工作示意图见图1。
电磁波的传播取决于介质的电性, 介质的电性主要有电导率μ和介电常数ε, 前者主要影响电磁波的穿透 (探测) 深度, 在电导率适中的情况下, 后者决定电磁波在该物体中的传播速度。因此, 所谓电性介面也就是电磁波传播的速度介面。不同的地质体 (物体) 具有不同的电性。因此, 在不同电性的地质体的分界面上, 都会产生回波。基本目标体探测原理见图2。
地质雷达基本参数如下。
(1) 电磁脉冲波旅行时间:
式中:z为勘查目标体的埋深; x为发射、接收天线的距离 (式中因Z>x, 故x可忽略) ;v为电磁波在介质中的传播速度。
(2) 电磁波在介质中的传播速度:
式中:c为电磁波在真空中的传播速度, 0.299 79 m/ns;εr为介质的相对介电常数;μr为介质的相对磁导率, 一般μr≈1。
(3) 电磁波的反射系数:
电磁波在介质传播过程中, 当遇到相对介电常数明显变化的地质现象时, 电磁波将产生反射及透射现象, 其反射和透射能量的分配主要与异常变化界面的电磁波反射系数有关:
式中:r为界面电磁波反射系数;ε1为第一层介质的相对介电常数;ε2为第二层介质的相对介电常数。
空气的相对介电常数为1, 最小;水的相对介电常数为81, 最大。与本次工作有关的介质的电性特征见表1。
(4) 地质雷达记录时间和勘查深度的关系:
式中:z为勘查目标体的深度;t为雷达记录时间。
3仪器参数选择
根据电磁波理论, 就同一地质情况而言, 频率越高探测深度越浅。雷达的垂向分辨率主要取决于脉冲讯号的宽度Δt, 雷达天线的脉宽大至为1个λ。当天线选定后, 视探测讯号的信噪比情况, 分辨率约为该天线主频的1/4或1/2波长。而横向分辨率则跟目标的埋深与脉冲波长乘积有关。所以鉴于精度及深度的要求, 通过现场试验, 在找隐伏PCCP管时选用中心频率为100 MHz的天线, 点距为0.2 m, 采样间隔800 ps, 采用32次垂向叠加平均, 天线间距为1.0 m, 发射脉冲电压为1 000 V, 时间窗口260 ns。
4探测方法及测网布置
本次地质雷达探测采用剖面法, 即发射天线与接收天线分离, 天线距固定, 等间距往前采集数据。野外数据采集后, 通过对数据处理、分析, 得到隐伏PCCP管的深度;通过现场测量得到隐伏管线及管头的平面位置。
为了查明隐伏PCCP管及管头位置, 在高速公路两侧各布置了3条与隐伏PCCP管可能走向垂直的横剖面, 依据横剖面探测结果, 沿管轴线各布置纵剖面1条。
5地质雷达资料解释
5.1解释依据
(1) 地质雷达解释的地球物理条件。
由于土层与隐伏PCCP管之间具有较大的电性差异, 为地质雷达检测提供了必要的地球物理条件。
(2) 波形特征。
PCCP管在垂直剖面上常表现为拱形异常, 有很强的反射信号;在沿轴线的剖面上出现基本平行的两条同相轴 (对应PCCP管上顶、下底) , 在管头处出现绕射弧;而无管线测段表现为原始地层的层状特征, 见图3。
5.2实测雷达资料处理与解释
野外采集的原始数据 (实测波形) , 利用EKKO PRO100自带资料处理软件进行增益、滤波、叠加、反褶积、偏移等一系列数据处理后, 便得到比较清晰的地质雷达断面图像。在此基础上参考上述解释依据, 对各地质雷达剖面图像进行解释, 获得最终的解释成果。
6验证情况
实测高速公路东、西2管头位置管顶埋深分别为2.4 m、2.6 m, 现场开挖表明, 在相应位置均挖到了管头, 东侧管头埋深2.3 m, 西侧管头埋深2.4 m, 证明雷达探测效果较好。
7结语
通过本次工作, 查明了隐伏PCCP管管头位置, 总结了管头雷达波反射特征, 摸索出了相关工作方式, 积累了经验, 其成果有一定的推广价值。当然, 地质雷达作为一种高新技术, 其资料分析解释有一个逐步积累经验的过程, 文中难免存在错误, 恳请各位同仁指正。
参考文献
[1]袁明德.浅析探地雷达的分辨率[J].物探与化探, 2003, (2) .
[2]李大兴.探地雷达方法与应用[M].北京:地质出版社, 1994.
隐伏断裂探测 篇6
1 地震超前探测方法
1.1 地震超前探测原理
地震超前探测是利用反射地震波法,通过布置在巷道侧帮的小药量炸药震源激发产生地震波,地震波在煤岩体中以球面波形式传播,当遇到煤岩体波阻抗差异界面(例如断层、岩石破碎带和陷落柱等异常)时,一部分地震信号反射回来,一部分信号折射进入前方煤岩体中,反射的地震信号被三分量地震检波器接收[2,3],如图1所示。
在矿井地震超前探测数据采集时,三分量检波器接收来自于前方、侧帮和后方的地震信号。其中前方反射信号是超前探测的有效信号,而直达波及侧帮和后方等的反射信号均为干扰信号。掘进工作面前方反射界面的反射波时距曲线公式为:
式中:α为波阻抗反射界面与巷道轴线的夹角;L为接收点到反射界面与巷道轴线交点处距离;v为煤岩体波速;x为炮检距。
各接收点到掘进工作面前方的反射界面之间地震波的传播距离随着炮检距增加而减小,而反射界面到激发点,反射波传播的距离都是基本相等的,故从近炮检点到远炮检点,地震波旅行时随着炮检距增加而减小。而直达波和后方反射波的斜率正好与前方反射波相反,炮检距越小则所接收到的信号越早[4]。
1.2 超前探测资料处理解释
地震偏移成像是地震资料处理的核心[5]。偏移成像的方法较多,但矿井地震资料通常采用叠前深度克希霍夫偏移方法进行处理。叠前深度克希霍夫偏移最重要的参数是偏移孔径[6,7],偏移孔径即偏移所需要的波场范围值,偏移孔径过小会影响偏移成像的精度,而过大的偏移孔径会增加计算时间,还会在积分过程中引入干扰,降低信噪比。
首先利用速度分析的结论进行射线追踪计算,求得每个成像点的时间和路径,再利用如下公式计算地震资料最佳孔径深度偏移,即:
式中:I(x,y,z)为积分偏移的结果;u为地震波记录值;w为权函数,用于修正上行波振幅值;e为单位向量,用于将三分量检波器的位置映射到笛卡尔坐标系中;A为取第一菲涅尔带为偏移孔径;Fc为权函数用于给偏移孔径约束边界镶边。
矿井地震解释利用纵横波的偏移成果,主要解释纵波资料,参考横波资料。其偏移剖面中颜色越黑代表振幅越强,振幅异常区域即表明该处存在波阻抗异常,煤矿中引起波阻抗异常的主要有如下几种地质异常体:采空区、陷落柱、断层和煤层破碎带,这4种异常体在地震剖面上的振幅由强到弱大致顺序为采空区、陷落柱、断层破碎带、煤层裂隙带,其中陷落柱和断层破碎带容易在横向上形成较大范围的异常,波场特性比较相似。
根据理论分析和实际解释经验可知,矿井地震解释应遵循几点原则:
1)认识矿井及已揭露巷道的地质情况,有助于对地质异常的定性解释;
2)由于产生转换横波需要一定的地质条件,转换横波资料不如纵波资料丰富,因此解释时应以纵波信息为主;
3)由于液体介质中切变模量为0,因此水中没有横波。根据速度剖面可直接计算纵横波速度比和泊松比,纵横波速度比的大幅度上升或泊松比的突然增大通常表示有含积水体存在。
2 导水构造探测
峰峰矿区某矿182311工作面位于三采区南翼,韦武神岗背斜西翼,东为182309工作面,西为182313工作面,南至SF53断层,北至三采区胶带上山,三采区胶带机巷、轨道巷及回风巷已形成系统,东侧182307工作面正在向前掘进,182303工作面正在进行回采,无其他采掘情况。煤层走向变化较大,NW83°~NW48°~NE25°,倾角8°~24°,倾向SE。煤层比较稳定,结构比较简单,煤层不含夹矸,煤层厚3.60~4.40 m。直接顶为砂页岩,厚4.05 m,灰黑色、性脆、致密、节理发育;直接底为粉砂岩,厚8.40 m,灰黑色,含有大量植物化石及石英砂岩,顶部有黄铁矿薄膜;老顶为中粒砂岩,厚24.84 m,灰白色,厚层状,具波状层理;老底为细粒砂岩,厚2.70 m,灰黑色,薄层状,具波状层理。
现场探测时在巷道侧帮布置1个炮孔和多个接收孔,接收孔间距为1.5 m,离底板高度1 m。由于受现场干扰因素影响,第2、4、5、21道数据质量较差,舍弃,其余数据可用。
探测结果以探测时的掘进工作面为0 m位置,成果图中横坐标表示超前探测距离。由图2偏移剖面可知,在24 m和49 m附近存在2处明显波阻抗异常区(黑色的区域),虽然影响范围较小,但同相轴连续且振幅较强,可能为小断层界面。其余零星分布的波阻抗异常同相轴不连续,很难判断为界面,推断可能为煤层各向异性或处理过程中噪音的影响。
根据同相轴的连续性和振幅异常属性提取纵波偏移剖面中的异常界面,如图3所示。图3中提取了9个异常界面,其中3个异常界面集中在49 m异常区域附近,其余均为孤立分布。
图4是由速度剖面直接计算的纵横波速度比和泊松比曲线,显然在45~49 m附近出现了纵横波速度比陡然上升和泊松比大幅增加的情况,据此能够作为对该异常区富含水的辅助判断。
通过对地质异常区钻探验证,在182311回风巷探测正前方50 m处见一导水异常。对导水异常区进行预治理和底板注浆加固后,掘进揭露为落差0.8 m的小断层,附近煤层底板岩层松软破碎且附近煤层底板出现渗水等水文地质异常现象。
3 结语
1)在峰峰矿区复杂地质条件下,采用地震勘探法成功超前探测了掘进工作面前方的小断层,并对其导水性进行了预测预报,取得了较好的地质效果,为矿井的高效安全掘进提供了实用的地质保障手段。
2)先物探预报水文地质异常,后钻探对巷道底板含水层富水地段及构造导水地段进行验证和注浆改造加固处理,是治理水文地质异常区,消除突水隐患的技术基础。
参考文献
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隐伏断裂探测 篇7
深圳市龙岗区属隐伏岩溶、土洞发育区, 近年来随着该区经济建设的发展, 城市化进程加快, 在人类工程活动与自然地质营力联合作用下, 已发生多起岩溶地质塌陷事件, 对工程建设和人民生命财产安全造成了严重的危害, 因此岩溶、土洞塌陷已成为该区主要的地质环境问题。深圳市某小区位于深圳龙岗中心城, 在黄阁北路以东、平安路以西。在勘察期间发现该小区某栋高层建筑的场地存在于隐伏岩溶、土洞, 为了建筑场地的安全, 经过各方论证, 对该场地的岩溶、土洞进行了处理后, 建议建筑选用复合地基。
2 工程地质条件
该场地地处龙岗黄阁坑附近, 场地内分布的地层为人工填土层 (Qml) 、第四系冲洪积层 (Qal+pl) 、残积层 (Qel) ;基岩为下侏罗系金鸡组 (J1) 含砾泥质砂岩及石炭系测水组 (C1) 石灰岩, 两种地层呈不整合接触关系;
(1) 人工填土层 (Qml) 属素填土主要由粘性土组成, 不均匀的混有砾石及少量生活垃圾。厚0.50～4.00m。
(2) 第四系冲洪积层 (Qal+pl) 系第四纪晚更新世及以前形成的老土层, 以粉质粘土为主, 局部夹卵石及细砂混粉质粘土, 厚度为2.00～8.00m。
(3) 第四系残积层 (Qel) 主要由下侏罗系金鸡组 (J1) 含砾泥质砂岩及砂砾岩风化殘积而成。由于母岩的成分复杂, 因此殘积土的组成、结构和性质差异甚大。残积层可分为粉质粘土、砾石混粉质粘土、含砾粉质粘土3个亚层, 各亚层在场地多呈不连续分布, 厚度分布不稳定。该残积层层厚8.00～30.0m。
第四系残积层中发育土洞, 取得的芯样呈红褐、灰褐色, 含碎石及角砾, 呈软塑——流塑状态。
(4) 下侏罗系金鸡组 (J1) 含砾泥质砂岩为早侏罗纪陆相碎屑岩沉积建造, 属软质岩石。其颜色和组成物质复杂, 各种岩性多呈夹层分布。本次勘察揭露强风化含砾泥质砂岩。
(5) 下石炭系测水段石灰岩属可溶岩类, 隐晶结构, 节理发育, 沿节理充填少量方解石脉。该层基岩面起伏很大, 顶板高程介于-1.96～18.31m;该层发育溶洞, 洞内充填物为粘土, 红褐、灰褐、灰黑色, 含角砾及碎石, 呈软塑——流塑状态。
3 隐伏岩溶土洞的探测
因该场地土洞、溶洞特别发育, 土洞、溶洞埋深较大, 后经过各方专家讨论, 最后确定采用超前钻探查、浅层地震、瑞雷面波、电测深、电磁波透视、钻探验证等方法对场地的土洞、溶洞进行了探测,
经过各种方法的相互补充和互相验证, 查明了场地的土洞和溶洞的发育情况, 场地内有两条溶槽:1号溶漕沿北东——南西方向延伸, 宽约6～20m, 岩石溶蚀深度约20～40m, 最深达48m, 两翼岩壁陡峭, 溶洞、开口溶洞和溶蚀裂隙发育;2号溶槽位于东部, 2号溶槽沿北西——南东方向延伸, 规模相对较小, 宽约2～8m, 沟底距地面约48～53m, 溶蚀深度约20～28m, 在北西端与1号溶槽交汇。1号、2号溶洞的平面分布见图1。上述两条溶槽是岩溶地区长期侵蚀、溶蚀的产物, 既是岩溶裂隙水集中径流的通道, 也是溶蚀裂隙、溶洞及土洞强烈发育的场所。
场地内土洞则主要沿1号溶槽和2号溶槽周边发育, 土洞高度一般为1.3～22.6m。大部分土洞内充填有软塑——流塑状态的粘性土及碎石角砾, 同时也存在一定数量的空洞。该场地为深圳龙岗区首次采用物探技术最先进、方法最全面的对岩溶和土洞进行探测的场地, 成果也得到了各方专家的肯定。
4 地基的处理及检测
4.1 方案的选择
本场地属于古岩溶洼地发育的覆盖岩溶区, 可溶岩埋藏较深, 其顶面起伏变化剧烈, 基岩隆起与场地中部的洼地过渡段岩面变化剧烈, 在溶槽两翼形成陡壁, 且溶沟、溶槽发育并多处形成鹰嘴岩, 场地土洞沿溶槽发育, 局部厚度可达20多m, 针对该场地工程地质条件, 有以下几个方案可供选择。
(1) 旋喷桩加固方案。
对土洞中的残留土体进行加固, 同时旋喷注浆对土洞的空洞进行填充, 该方案造价大, 工期长, 施工难度大。
(2) 袖阀管注浆。
采用袖阀管注浆工艺对土洞进行填充和土层加固。该方案加固效果难控制, 且水泥用量没办法控制。
(3) 填充塑性砼。
通过钻机成孔后, 高压泵泵入塑性混凝土, 填充土洞中的空洞、挤密加固松软土体, 同时堵塞联通体系, 阻断渗流通道。该方案造价低, 工期较短。
在比较分析了以上几个方案后, 最后选取了3号方案。
4.2 地基处理施工
(1) 灌注钻孔平面布置。灌注孔布置在建筑基础平面中两条溶沟位置, 钻孔间距3.0m, 灌注孔的布置见图2。
(2) 钻孔深度。在物探揭示单层土洞的位置, 钻孔深度至土洞的中或底部, 在串珠式土洞分布的地段, 打通上部2个土洞为限。
(3) 灌注材料以塑性混凝土为主, 加入一定量的粘土粉。
(4) 灌注方式采用抽管灌注的方案。在土洞范围内, 混凝土灌注压达20MPa后, 提升0.50～1.0m, 实际灌注的高度超过土洞的高度1.0m左右 (图2) 。
4.3 效果的检测
效果检测采用钻芯检验和标贯试验相结合的方法, 对混凝土灌注效果进行了检验。通过逐段抽芯观察, 检查砼芯的完整性和与周围土体的结合程度;通过对钻探冲洗液消耗量的观测, 检查注浆处理后土体的漏水情况, 分析地下水的径流通道是否被遏制;通过标准贯入试验, 检验土的力学性质是否得到改善。
(1) 通过砼注浆。
原有的土洞和松散土体被填充, 地基得以加固;地下水的主要径流途径受到遏制, 集中排泄通道被堵塞, 地下水的活动性受到限制, 有效阻止了土洞进一步发展的机制。
(2) 根据抽芯检验结果。
钻孔内采取到不同厚度的塑性砼材料, 芯样外观完整, 灌注料与周围土体胶结良好, 表明土洞已得到有效填充。
(3) 标准贯入试验结果表明:
注浆后软弱土经过挤密加固, 土的力学性质得以明显改善。
场地经过塑性材料充填灌注后, 加固区内地基得到有效加固, 土体的力学性质获得明显改善, 土洞形成和发展的机制被有效控制, 地基处理的预期目的达到。
5 结语
隐伏断裂探测 篇8
回采工作面内隐伏构造是影响工作面回采的不确定、不安全因素, 特别是带压开采矿井, 隐伏构造导水性必须在工作面回采前判定[1], 采取针对性措施, 确保工作面安全回采。探测工作面内隐伏构造的方法很多, 但应用比较广泛的是无线电坑道透视法。无线电坑道透视仪携带轻便、易于操作、所需工作人员较少、智能化操作, 并有分辨能力强、工作效率高的特点, 一直以来受到人们的重视, 被广泛应用于煤矿[2]。无线电坑道透视法 (简称坑透) 可以借助煤、岩石对电磁波的吸收程度不同, 通过测量磁场强度的水平分量值划定陷落柱的大小, 来查明柱体的延伸变化形态, 从而确定构造的赋存状况。为防止工作面隐伏地质构造导水, 对坑透异常区进行钻探验证。划定坑透异常区内的构造发育形态及影响范围, 结合后期回采揭露情况, 对探测结果进行验证, 总结经验, 提高探测准确性。
1 探测工作面概况
28106工作面所采煤层为8#煤层, 煤层稳定, 煤层厚度为4.25 m, 煤层整体呈背斜构造, 煤层倾角2°~10°, 平均6°。工作面地质构造复杂, 煤层整体呈背斜构造, 工作面水文地质条件复杂, 奥灰水静止水位标高+900 m, 工作面煤层底板标高低于奥灰静止水位标高47 m~145 m, 属带压开采, 煤层底板最大突水系数为0.031 MPa/m。
2 探测实施内容
2.1 坑透
通过分析28106工作面坑透资料, 本工作面有一处坑透异常区, 位置位于皮带顺槽14#点前48 m~10#点后退62 m范围内, 轨道顺槽17#点前10 m~15#点后退5 m范围内, 详见图1, 异常区可能受断层或陷落柱影响。
2.2 钻探验证
钻探目的是对坑透异常区进行钻探验证, 查明富水和构造情况, 防止水害事故发生。所采用的探放水设备为ZYJ-500/160型架柱式液压回转钻机。
2.3 钻探情况
于2014年7月19日至8月3日进行钻探验证, 钻探情况详见下表1。
2.4 钻探情况分析
28106工作面所采煤层为8#煤, 煤层直接顶为厚3.11m的L1灰岩, 致密坚硬, 直接底为厚2.84 m泥岩, 向下为1.65 m的砂质泥岩, 异常区范围煤层整体呈一单斜构造, 大致由北西向南东倾斜, 煤层倾角5°~7°, 皮带顺槽掘进时揭露一条上跳落差为2.5 m的正断层, 根据地质资料对钻探情况分析如下:
a) 由孔1、孔2、孔3知距轨道顺槽54 m~62 m范围内推断为陷落柱, 由孔6、孔7孔可知距皮带顺槽28m~56 m范围内推断为陷落柱, 大小为32 m×25m;
b) 由孔5可知, 4孔施工倾角小, 距轨道顺槽41 m处遇煤层底板。由孔5可知距轨道顺槽51 m~53 m见底板岩性之后又见煤, 且该处为单斜构造, 推断距轨道顺槽51 m处有断层面, 且为上跳断层。由孔11可知距皮带顺槽62 m~63 m见顶板石灰岩岩性, 之后为全煤, 推断距皮带顺槽62 m处有断层面, 为下跳断层。综合考虑推断该落差为0.5 m~3.0 m, 命名为F2断层;
c) 由孔6、孔7、孔8可知距皮带顺槽5 m~9 m处有断层面, 由孔9、孔10、孔11知距皮带顺槽14 m~15m处有断层面, 推断该断层为皮带顺槽掘进揭露断层的延伸, 落差为0.5 m~3.0 m, 命名为F1正断层;
d) 根据该矿断层基本以正断层为主, 推断F2为正断层。
异常区构造推断详见图2。
2.5 钻探结论
通过物探、钻探相结合的手段对28106工作面隐伏构造进行较准确预判, 划定了陷落柱、断层的发育形态及影响范围。
2.6 回采验证
a) 2015年5月15日, 28106工作面回采至坑透异常区位置时, 工作面距离皮带顺槽11 m处揭露落差为3.0m的正断层, 为皮带顺槽所揭露的落差为2.5 m的正断层在工作面内的延伸, 直至工作面回采通过坑透异常区, 该断层一直在工作面内延伸, 异常区内该断层距皮带顺槽11 m~16 m。推断断层F1与断层实际揭露情况基本一致;
b) 2015年5月18日—2015年5月23日, 工作面37#~53#架揭露陷落柱, 实际揭露陷落柱大小为25 m×23m, 推断陷落柱与实际揭露情况基本一致;
c) 2015年5月25日, 工作面内34#架揭露落差为1.0 m的正断层, 推断断层F2与断层实际揭露情况基本一致。
3 结语
经过实际回采揭露, 可知利用无线电坑道透视法对回采工作面进行坑透, 确定异常区范围, 再通过钻探手段划定坑透异常区内的构造发育形态及影响范围, 该方法准确性较高。在回采至隐伏构造附近时, 施工队组加强支护, 防止顶板冒落事故发生, 遇到陷落柱时, 采用放震动炮的方式, 减少工作面遇到岩石对综采机切割头的损伤, 减少财产损失。带压开采工作面, 同时可进行构造导水性探测[3], 释放可采储量, 提高经济效益。采取物探、钻探相结合的综合探测方法, 有效避免了单一手段的局限性, 实现方法互补, 是非常有效的矿井地质、防治水方法。
参考文献
[1]王宏斌, 刘伯.矿井水害防治技术[M].北京:煤炭工业出版社, 2010.
[2]储绍良.矿井物探应用[M].北京:煤炭工业出版社, 1995.