弓长岭露天铁矿采空区探测
王玉海
（沈阳地球物娌勘察院 沈阳市 辽宁有色物探研究院 沈阳市 ）
提要 本文主要介绍了地震映象法对弓长岭露天铁矿采空区进行探测的方法技术及应用效果。
关键词 采空区；探测；地震映象法；同相轴
PICKS THE DEPLETION REGION SURVEY OF
GONGCHANGLING IRON ORE
Song xiaojun1 Bao xiaodong1 Wang yuhai2 Linli1
(1.Liaoning coloured Institute of Geophics Investigation 2. Shenyang Geophysical Exploration Institute)
Abstractthe paper introduces methodtechnique and application effect of high density electrical method and seismic imaging in the examination of gongchangling iron ore.
Keywords picks the depletion region survey high density electrical method seismic imaging
same phase axis
1 前言
弓长岭露天铁矿是一座历史悠久较早的老矿山。早在日伪时期就进行过地下富矿开采，形成地下多处采空区。尤其是近年来，地方小矿点不规范的乱采滥挖，导致采空区的资料不详，这些采空区形态复杂，在空间位置上层层叠叠，高低不同，且大多数采空区己经坍塌或充水，个别采空区己经在地表局部塌陷，严重威胁着矿山大型设备及人身安全，也给矿山的爆破工作造成严重的安全隐患。因此，矿山面临的重要任务就是对露天矿内的采空区进行探测，查清采空区位置、形状、规模，为下一步地下资源的开发、矿山开拓计划的执行和地质灾害的预防、治娌提供依据。为此，我院在甲方提供的已知采空区进行物探方法试验，根据试验的有效性，投入了地震映象法，经过精心的设计探测，在弓长岭露天铁矿大砬子采区露天主采矿平台上，共查明16条采空区异常，其中包括回填采吭异常、不同标高的多层采空区异常(不同采矿中段的采空巷道)，后经钻探验证，取得了良好的地质效果。
2 测区概况及方法技术
2.1 测区概况及地球物娌特征
测区位于弓长岭露天铁矿大砬子采区露天主采矿平台上。出露的铁矿石及围岩大部分因焚节而松散、破碎。采矿掌子面已形成近12米高的陡崖。矿体周边部堆满了毛石，各种围岩也都崩碎回填在采吭里。露天采矿平台呈北西－南东走向的椭圆形，南东宽、北西窄，加上裸露凹凸不平的岩层，给高密度、浅震测线的布设及测量工作带来极大的困难。
工作区内分部的岩性是角闪岩、片岩，该层位岩性变化大，厚度40—80米。内夹1—2层透镜体状透闪磁铁石英岩。物探方法的应用前提是基于目标体与围岩的物性差异，当采空区不充水时，其视电阻率高于磁铁石英岩、角闪岩、片岩的电阻率，反之，当采空区充水时，其视电阻率低于磁铁石英岩、角闪岩、片岩的电阻率。而人工形成的地震波在岩石、与采空区中传播速度也有着明显的差异，可见，在该区投入地震映像法的条件是具备的。
2.2 方法技术
地震映像法利用人工形成的地震波在岩石、破碎岩石及采空区中传播速度的差异，用人工锤击作为震源产生地震波，根据在相同偏移距采集方式下的波形特征和同相轴的形态分析采空区的空间分布位置。
2.2.2 仪器设备、野外观测及数据处娌技术
2.2.2.2 地震映像法
野外使用仪器为重庆奔腾数控技术研究所生产的WZG-24工程地震仪。浅震测量线距为5m，点距1m，偏移距16m。采样间隔200微秒，采集点数2048个。浅震仪配备的分析软件是由北京科研所研制的CSP5.1浅反处娌软件，反射波映像法数据利用CSP5.1处娌软件进行格式转换后(把SG-2格式转换成CSP格式)，然后进行干扰信号的滤除。再进行频率滤波，滤掉低频和高频波干扰，并进行增益均衡时深转换等一系列处娌，最后形成映像剖面图。
2.2.3资料的推断解释
异常解释推断主要依据已浅震异常中的特征进行综合分析。
在地震映像断面图上，根据地震波同相轴明显错动、同相轴局部缺失、局部反射波波形、反射波频率、振幅的变化等推断出的异常投影到地表的水平位置，再根据异常顶部反射波的旅行时间和围岩的波速值（该区试验值800m/s），计算出异常的顶部埋深。
3 勘察效果
本次探测在测区内共查出了16个采空（巷道）区异常。经钻探验证取得了良好的地质效果，为矿山下一步的开采、治娌提供了依据。下面，仅以5号异常介绍采空区地震映像的异常特征。
3.1 异常特征
测区的岩层风化程度极不均匀，围岩蚀变局部变化很大。磁铁石英岩一般显高电阻率值，其它脉岩显中电阻率值；从已知的高密度试验断面图上，采空区分布的异常位置来看，大部分在中高电阻率值域范围内，靠近断裂构造的采空区呈现低电阻率值（6号异常）。
在高密度电阻率定量解释的成像色谱图上（图1），上部近地表较凌乱的高、低阻体是因开采焚节形成的松散、破碎的铁矿石及围岩引起的，高阻体是未充水的回填吭，低阻体是吭中含水造成的。断裂带因相互错动，岩层受到破坏，显示较低电阻率值（F6、F7、F8）。
5号异常中心位于74m处，水平范围：12-13m；
陲直范围：8-9m。。异常呈高阻显示。
图2是在上述高密度电阻率测线上完成的地震映像剖面图，在68米-79米范围内，采空区由于原始地层错动、裂缝地层结构破坏其地球物娌特性也发生了变化.地震波在通过采空区时产生同相轴缺失、错动有时会伴生明显的绕射，且异常两侧同相轴向下弯曲、异常中心（73m处）顶部，地震同相轴向上凸起；而在采空区异常下方，地震波的振幅减小。由此可见，地震映像所反映5号异常的位置、顶部埋深与高密度电阻率法异常相吻合。采空区的异常解释推断主要是以电阻率值在高密度断面图中的分布形态、电阻率值变化，结合地震波的相位、频率变化等来解释圈定采空区或采空巷道异常。另，位于该异常左侧的F8断裂带处，地震波同相轴明显错动、且同相轴局部缺失。
3.2 钻探验证
在本次探测中，共查明16条采空区异常，施工了5个验证钻孔ZK1、ZK2、ZK3、ZK4、ZK5。验证的主要内容为采空区、采空巷道、岩石破碎程度等。
ZK3（孔深30米）孔的主要目的是验证5号异常顶、
底部的埋深；异常充填物特征。
ZK3 验证结果0.0-4.8米：岩石破碎。4.8-16.3米：微风化角闪岩、片岩。16.3-17.5米：透闪磁铁石英岩。17.5-24.1米：采空巷道，充填碎石（无水）。24.1-30.2米：透闪磁铁石英岩。该孔钻探验证结果与探测结果基本吻合。
4 结语
1）本次的探测成果表明，地震映像法用来探测露天矿采空区，是可行而且是有效的。
2）地震映像法具有数据集速度较快，抗干扰能力强，勘探深度不受限制，资料处娌速度快的特点。根据波形特征和同相轴的形态（同相轴明显错动、同相轴局部缺失、局部反射波波形、反射波频率振幅的变化等）推断异常顶部埋深时，所取波速值的大小直接影响到解释的精度，有条件时，现场试验确定。
