综合物探方法在煤矿采空区勘查中的应用

稳定 。
被采空 ，煤 的极化消失从而大 大降低 ，所 以在剖面图上表现为 在 当 前 地 下 采 空 区 剧 增 的紧 迫 形 势 下 ，探 测 清 楚 地 下 采 空 高 视 电阻 率 低 视 幅 频 率 异 常 ：当采 空 区 充 水 时 ， 反 映 在 剖 面 图 区位置 ，为当地政府进行综合治理提供第 一手 依据 是刻不容缓 上表现为低视 电阻率 、低 幅频 率特 征。 的。现 在探测采空 区的方法很 多，如直流 电法 探测采空区、 电 在 试 验 区小 煤 矿 分 布 较 多 ， 开 采 时 间 不 等 ， 井 内充 水 状 况
前 言
吨及 ６ ８ ％ 、５ ０ ％ 左 右 …。 由 于其 特 殊 地 位 的 存 在 ． 造 成 了煤 矿
当 地 下 煤 层 被 开 采 以 后 在 地 下 形 成 了 一 定 规 模 的 采 空 区 区开采活动 的增加。由此引起矿 区内地质环境 的恶化，地 质灾 域，在进行地面 电法探测 时，地 下供入 电流在 采空区位置受到 害频繁 发生，而且严重地影响到 当地经济 的可 持续 发展和社会 了排斥 ，在剖面 图表现为 高视 电阻率，而其视 幅频率 由于煤层
・ ２ ３ ６・ ２ ０ １ ５ 年４ 月
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综合物探 方法在煤矿采空 区勘查中的应用
高建平 王正茂
１ ０ ０ １ ９ ２ ） （ 北京勘察技术 工程有 测采空 区的基本现 状。通过对 比分析 双频激 电法、氡气测量 法和 瞬 变电磁法探测 结果，准确定位 了 采 空 区 实际 位 置 ，验 证 了采 用 双频 激 电 法 、 氡 气 测 量 法 结 合 瞬 变 电磁 法探 测 采 空 区 的 有 效 性 和 可 行 性 。 关 键词 ： 采 空区 ； 双 频 激 电 ；氡 气 测 量 ： 瞬 变 电磁 中图分类号 ： Ｔ Ｄ１ ６ ６ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ６ ７ １ ． ５ ５ ８ ６（ ２ ０ １ ５ ）１ ２ ． ０ ２ ３ ６ — ０ ｌ
率大约为 ０ ． ５ ％， 白 云岩 、 灰岩 、 泥 质页岩、 砂 岩 极 化 率 大约 为 １ ％， 煤炭作为一 次性 能源 ，在我国能源构成 比例 中 占９ ４ ％。根 石 墨化岩石 及碳质岩 石极化 率大约为 ５ ％，煤的极化 率变化 范 据 专 家 预 测 ，为 保 证 我 国 国 民经 济 的 正 常 发 展 ，２ ０ ２ ０ 年 、２ ０ ５ ０ 围约 ｌ ％～５ ％，最常 见其极化 率约 为４ ． ６ ％。水 的极 化率范 围 年 的原 煤 产 量 占一 次 性 能源 的 比 重 分 别 是 ２ ｌ 亿 吨 、２ ６～ ２ ８ 亿 较 广 ， 主 要 以水 中矿 物 成 分 而 定 ，一 般 水 的极 化 率 约 １ ． ５ ％。
磁 法 探 测采 空 区 、 放 射 性 气 体 探 测 采 空 区 、地 震 波 法 探 测 采 空 未 知 ，为 探 测 采 空 区 资料 解释 增 加 了 不 确 定 性 。 而 应 用 双 频 激 区等等 。如 曾若 云等 （ ２ ０ ０ １ ）在 黑岱沟 露 天矿 西侧 的张 家圪 电法探 测采 空区，同时采 集地下介 质的视 电阻率与视幅 频率 ， 塔应用直流 电法探测 老窑采空区取得 了较好 的效果 口 】 ； 杨华等 利 用 两 种 观 测 参 数 分 别 来 表 征 地 下 介 质 的 电阻 率 和 幅 频 率 ， 为
（ ２ ０ ０ ２ ）应用氡气 测量法探 测 山西 省平定县 锁簧镇 中学办公楼 探测采 空区提供 了有利条。 地下 小窑 采 空区取 得较 好 的效果 １ ３ ］ ； ２ ０ ０ ２ 年 刘 革，刘迪 新等 ３野外 工作 在 大 雁 矿 和 鸡 西矿 应 用 地 震 勘 探 方 法 探 测 采 空 区取 得 较 好 的 结 区内共布置测 线 ３ 条，分别为测线 ２ ，测线 ３ 和测 线 ４ ，测 果 】 ：粱爽 等 （ ２ ０ ０ ３ ）以瞬 变 电磁 法在 阳泉二矿 的应用 为例 ， 线 点距为 １ ０ ｍ，具体分 布位置见 图 １ 。每条测线 分别进行双 频 分 析 了其 探 测 积 水 采 空 区 良好 的 地 质 效 果 【 ５ ］ ； 徐 白 山等 （ ２ ０ ０ ６ ） 激 电测量、瞬变 电磁测量和氡气测量 。 在起 伏较 大的 山地区应 用高频 电磁 测深法 （ Ｅ Ｈ 一 ４电磁 成像 张 双频激 电法 采用 偶极 测量 ，Ａ Ｂ ＝ ＭＮ＝ ５ ０ ｍ，ｎ ＝ ２ ，双频 点 量测量系统 ）确定煤矿 采空 区的边界 ，证 实了该方 法探 测采空 为 ４ Ｈｚ 、４ ／ １ ３ Ｈ ｚ 。 区的 有 效 性 】 。 瞬变 电磁法采用重叠 回线装置 ，发送接 收线圈均采用边长 上 述 各 种 方 法 均 在 探 测 采 空 区 时 取 得 了一 定 的 成 果 ，但 是 为 ５ ０ ｍ 的正方形线圈 。 也各 自存在不足 。所 以应用综合物探 方法探测采空 区可 以通过 氡气测量采 用活性炭测氡法 ，每个点都活性炭侧杯在地 下 各种 方法 的优势互补从而提 高探 测结果的可靠性和准确性 。本 埋时 大于 ７ 天 ，测量 时间为 ３ 分钟。 文正是通过 同时采用双 频激 电法、瞬变 电磁法及测氡法进 行采 每种 方法 测量均是严格 的同点位测量 ，从而保 证测 量结果 空 区 探 测 ，综 合 对 比分 析 ， 从 而 验 证 了综 合 物 探 方 法 探 测采 空 的可 比性 ， 从 而 有 利 于 综 合 分 析 。 区 的 了可 行 性 和 有 效性 。 １工作区概况 工作 区属于 山西嘉元煤 矿有限公司 ，位于 山西省沁源县 中 西部李元镇李城 西南，行政区划属李元镇管辖 。