煤矿采空区地面综合物探方法
简析采空区勘察要点
简析采空区勘察要点多年来，在隧道、公路、铁路等各类工程建设与发展的过程中，采空区问题逐渐暴露在设计、选线及施工等多环节中。
对采空区影响范围及边界的确定、地基稳定性能的评估以及采空区处理方案的确定等都会对整个施工方案的优化及工程投资估算产生很大的影响。
采空区勘察工作较为复杂，其主要是由于长期的无规则开采及不科学的处理，从而导致上覆岩层破坏，并且规律性不强，加上受到其他方面因素的影响，往往会导致地表突然塌陷、沉降异常等问题。
[1]对于采空区勘察方面的处理，国内外的研究人员都进行了深入的研究与分析，并且通过软件反复演练及数据的处理，取得了很大的成绩。
当前我国有相关学者借鉴前人的研究理论，采用综合方法对地表地形的相关因素及基础条件进行分析，并在综合物探及钻探分析之后，对数据结果进行进一步的合理优化。
1 某高速公路环境及地质条件分析1.1 地理位置及交通情况勘察区域位于内蒙古自治区鄂尔多斯东胜区，在行政方面隶属于准格尔旗管辖，勘查区域位于东经111°10′～111°12′，北纬39°48′～39°40′之间，人口大约为60万人，勘查区域位置在准格尔旗东部所在的海子塔乡一直到鄂尔多斯市东胜区的一个村庄。
有国道线在其北方位置大约相距10cm与之平行，其间交叉有沙市公路及运煤水泥路，交通条件较为便利。
1.2 水文、气象情况水文方面：勘查区域主要的地表水系为乌兰木伦河与其相关的直流河流，乌兰木伦河境内的总会长度大约为27km，直流表现主要为冲沟及大川，该段区域的地质构造位置处在华北地台鄂尔多斯台向斜的东北部位置，没有不良的深部地质构造。
除此之外，岩层较为平缓，通常坡度都<5°。
气象方面：路线经过的区域大多数为大陆半干旱气候，夏季干热，冬季严寒。
7月、8月为一年之中温度最高的季节，最高可达35℃，2月份温度最低，可达零下30℃。
年平均降水量在292mm左右，主要集中在夏季，降雨形式多为暴雨。
微动物探方法探测采空区
Ｍａ Ｌ ｉ Ｉ ＿ ． Ｊ ｉ ｎ Ｘｉ ’ ａ ｎ ｄ Ｈｅ Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｏ ｎ ｇ
（ １ ． Ｇ ｅ ｏ ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ｙ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ａ ｍ ， Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ Ｂ ｕ ｒ ｅ ａ ｕ ｏ ｆ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｘ ｉ ａ ｎ ， Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ ７ １ ０ ０ ０ ５ ；
中 国 煤 炭 地 质
ＣＯＡＬ ＧＥ０Ｌ０ＧＹ ０Ｆ ＣＨＩ ＮＡ
Ｖｏ １ ． ２ ５ Ｎｏ ． ０ ５ Ｍａ ｖ ． ２０１ ３
微动物探方 法探测 采空区
马 丽 一 ． 金 溪 ． 贺 正东
（ １ ． 陕 两 省煤 田地 质局 物 探 测 量 队 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ０ ５ ； ２ ． 国土 资 源 部 煤 炭勘 查 与综 合 利 用 重 点 实验 室 ， 陕两 西安 ７ １ ０ ０ ５ ４ ） 摘 要 ： 采 空 区 探 测 通 常 采 用 瞬 变 电 磁 法 与 地 震勘 探方 法 ， 前 者 采 用 人 工 电场 ， 后 者 采用 人工 震源 ， 但 二 者 施 工 难 度 大， 数据 采 集 也 困 难 。 微 动 探 测 是 从 台阵 微 动 记 录 的 垂 直 分 量 中提 取 瑞 利 波 相 速 度 频 散 曲线 ， 再 通 过 对 频 散 曲线 的 反 演 估 算 地 下 介 质 Ｓ波 速 度 ， 利 用 其 低 速 异 常 解 释 采空 区 。 以铜 Ｊ １ ｌ 东 坡 煤 矿 某 区 的 探测 为例 ， 在煤 层 埋 深 ５ ０ ｍ左右 、
对煤矿矿区的综合地质勘探的探讨
量 的方式 来作为井下的防水试 验， 在 进行钻 探的过程 中， 还 必须要 与多 比。 根 据勘查 深度的 要求 ， 可采用 由３ 个或 ３ 个以 上不同半 径的 同心 圆组 种物 探相 结合起 来， 通过 多种勘 测结果 互相印证、 相互补充的 综合性 水 成观 测台阵 ； ２ ） 测 线勘 查 。 在煤 田勘查 这种大 面积勘探 中， 单点勘查 已经 文地 质勘探手段 ， 是目 前勘 探煤 矿矿井 类地区进行水文地 质勘探工作、 不能满 足生产要求 。 可 采用测线（ 剖 面） 观测系统 ， 获得ｓ 波速 度剖面成果 图。 在测 区内按 一定 间距布置这 样的测线 ， 可实现二 维微动 测深勘 探， 并 解 放受到过量渗 水危害的下组煤 的最为有效 的技术手段 。 １ ． 传 统 水文 地质 勘 探 反演测 区三维ｓ 波速 度结构 ， 结合钻孔及其它地 质资料， 可进 一步解释 速 度异 常区域 的地质意义 ； ３ ） 平面探查 。 在矿 区或 者要求更精细的 勘探 ， 在 １ ． １ 方法 部分矿井 在开采 的过程 中， 受到 了岩溶承 压水的危 害， 其中煤矿 矿 仪器数 量足够 多的情况下 可采用平面观 测， 并反演 测区三维ｓ 波 速度体 ， 要 包括 了以下几个方面 ： ①岩溶裂 隙水 的网络发育不 良， 是底 板发 生突 水现象 的一个重要基础 ； ②矿井隔水 层所拥 有的厚度 以及 岩层自身的特 井底板 出现 了突水 就是 由于各种 因素综 合的 结果 ， 发 生突 水 的机理 主 从而 圈出速度异 常体 或者面。 ２ ． ３ 井下钻探及综 合物探
料。
够更为有效的勘 查出煤矿矿 区地质的情况， 以期 为其他的煤矿勘 探队伍在
勘 探 过 程 中提 供 参 ｇ － ｏ
【 关键 词】 地 质勘探 ； 煤矿 Ｉ 开发
采空区勘查方案
采空区勘查项目勘查方案二〇一七年三月目录一、工程概况 (3)（一）自然地理 (3)（二）区域地质概况 (3)（三）矿产地质 (4)（四）目的任务 (4)二、勘查工作设计依据 (5)三、整体工作思路 (5)四、工作方法 (5)（一）瞬变电磁 (6)（二）地震勘探 (8)（三）高密度电法 (12)（四）钻探 (14)五、勘查工作设计 (14)（一）工作量设计 (14)（二）勘查工作进度计划 (14)六、近三年勘查工程一览表 (16)七、单位资质证书 (16)八、企业法人营业执照 (17)一、工程概况2017年棚改旧改工程共有3个地块。
项目场区为村民安置工程拟建场区，此类建设项目通常为20层以下的住宅楼。
（一）自然地理项目场区地处山前冲积平原，地形较平坦。
区域内水系主要为巴漏河，区域内众多冲沟汇于巴漏河，巴漏河发源于市南部山区，向北流入小清河。
流经矿区段基本常年有水，雨季流量较大。
该区气候属温带季风大陆性气候，日照充足，四季分明，夏季多西南风，雨季在7、8月份，年平均降水量610.4mm，年平均气温为12.9℃，全年无霜期197天。
该地区地震动峰值加速度0.05g,地震烈度6度。
（二）区域地质概况1）地层、地质（1）奥陶纪马家沟组:为煤系地层的基底，分中、下统，缺失上统，为浅海相及泻湖相碳酸盐沉积。
下部为白云质厚层结晶石灰岩，其中部含条带状燧石结核，中、上部为灰色或灰黑色致密厚层石灰岩，含珠角石、头足类化石。
该层厚度在800m左右。
（2）石炭纪本溪组:厚50m左右本区揭露此段地层钻孔少，参照邻区地层资料，本组地层分上、下两段。
上段：由深灰色泥岩和厚层状石灰岩组成，有时夹薄煤层，所夹徐家庄灰岩，厚度较大，岩溶发育,和奥陶系石灰岩共同构成本区煤层的充水、含水层。
下段：由杂色粘土岩，铁质岩，及浅灰色砂岩组成。
（3）石炭—二叠纪太原组:厚162m左右本组地层为典型的海陆交互相沉积,主要由浅灰色砂岩、粘土岩和深灰色粉砂岩、泥岩及薄层石灰岩组成,含薄煤8-10层, 7、9、10-3煤层较稳定。
泊江海子煤矿矿井地质条件评定及分类探讨
环境工程2019·04100Chenmical Intermediate当代化工研究技术应用与研究探。
随着时代的发展，目前还发展出了一种三维高密度电阻率成像探测技术。
图1显示了高密度电阻率法的实际应用案例。
3.综合物探法实际运用案例(1)浅层近水平采空区地面综合物探（a）DZ1线浅层地震法反射时间剖面（b）TEM3线瞬变电磁法视电阻率剖面A-推断积水采空区：B-推断采空区图2 浅层地震法反射时间剖面和瞬变电磁法视电阻率剖面的对比图某煤矿中主要存在3-2煤层和4-2煤层。
3-2煤层的平均厚度为3.05m，平均埋深约为53m。
4-2煤层的平均厚度约为2.72m，这两层煤都属于近水平煤层。
为了更好地探明3-2煤层内部的采空区和积水范围，可以采用浅层地震法和瞬变电磁法来进行综合物探。
采用法国生产的428XL地震仪来进行测试。
地震仪的道距为4m，接收的道数为48道，排列的长度为300m，在物探的过程中采用重锤中间激发的方法来激发，整体叠加次数为11次，最小炮距和最大炮距之间跨度为8m-100m。
浅层地震法反射的时间剖面和TEM视电阻率剖面的对比度如图2所示。
运用专业的仪器进行测量，在3-2煤层的地方，其反射波的能量正明显的消失和减弱，甚至会出现波形缺失和紊乱的现象，所以可以推测确实存在采空区。
而又因为250-360m 存在低阻的反映，所以推断确实存在1处采空区。
而在之后的370-820m的位置确实存在高阻反映，则推断此处存在采空区。
(2)深层倾斜采空区地面综合物探方法某煤矿其中的2煤的平均厚度约为8.36m，4煤的平均厚度为11.12m，煤层的倾斜角度的跨度为22-60度，平均的倾斜角度为37度。
正因为该煤矿内部的小煤窑肺部积水范围不明，所以可以采用瞬变电磁法和可控的音频大地电磁法来全面进行采空区的综合物探。
在本次煤矿探测的过程中，主要采用PROTEM67瞬变电磁仪和V8多功能电法仪来进行综合物探。
矿山采空区空天地一体化精确探测系统
项 ，保 障 了 矿 山 安 全 生 产 ，其 中 ，
国 家 科 技 项 目 10余 项 ；部 委 、 地 方 政 府 等 技 术 支 撑 项 目 20余 项 ；
矿 山 企 业 技 术 服 务 项 目 100余 项 。
共获得关于采空区的省部级奖一 等 奖 2 项 ，二 等 奖 3 项 。
采空区三维空间成像
矿山采空区灾害探测体系
★ 露 天 矿 山 ：边 坡 形 态 测 量 、 边 坡 变 形 监 测 、 开 采 方 量 测 量 。
★ 其 他 工 程 ： 尾 矿 库 （排 土 场 ） 边 坡 、 溶 洞 形 态 、 其 他 地 下 空 间 探 测 与 测 量 。
+ 五以来，中国安科院共承
k i f I 现 场 布 |= > | 数 据 采 集 1 1 = > | 数 据 处 理 及 拼 接 旦 和 参 与 的 采 空 区 页 目 达 1 3 0 余
r
岩层差 岩层稳
正 常 掘 进 40m 正 常 掘 进 70m
激光扫面采空区
X
声纳扫描采空区
根据精确探测结果治理采空区
根据实际揭露悄况 评估预报准 确 性 I
下 一个生户循环
Байду номын сангаас
预报距离不足30m超 前距时停止掘进
★ 地 下 矿 山 ：井 巷 工 程 及 采 空 区 探 测 与 测 量 、溜 井 变 形 监 测 。
备 包 括 ：高 密 度 电 法 仪 、 连 续 电 导 率 剖 面 仪 、 全 自 动 重 力 仪 、 探 地 雷 达 、 中 国 矿 大 探 地 雷 达 、 三 维
地 震 仪 、 核 磁 共 振 找 水 仪 、 地 质 超 前 预 报 系 统 等 ； 采 空 区 监 测 设 备 包 括 ：钻 孔 倾 斜 仪 、 爆 破 振 动 监
综合物探方法在复杂地质环境中应用论文
刍议综合物探方法在复杂地质环境中的应用摘要：进行地面综合物探勘查工作，详细、准确查明整合矿井内的构造发育情况、断层导水性以及采空区的分布范围，科学指导煤矿采区布设、高效生产是非常必要的。
关键词：综合物探复杂地质条件断层采空区反射地震方法在煤田构造勘探领域具有独特的优势，是目前获得煤矿采区构造、煤层等地质资料的突出手段，也是当前应用最广的煤田构造勘探方法。
利用地震资料可以精确查明地下煤层的赋存形态，以及断层、陷落柱、采空区、煤层分叉、变薄区等构造和异常地质体。
而且在煤矿采空区探测方面成功的实例也不鲜见，但其无法对断层等构造的导水性以及采空区的富水性提供直接的证据，而重点研究地下岩石电性特征的地面电法则可以有效弥补反射地震方法的不足。
综合应用这两种方法可以查明复杂矿井地下构造和采空范围及其赋水性，为煤矿开采提供可靠的数据。
1 方法理论基础1.1 反射地震法原理反射地震波法是利用地震波在地下介质中传播的理论，通过人工在地面激发地震波向地下深处传播,遇波阻抗差异较大的不同的介质分界面,就会产生波的反射，同时用地表检波器接收其反射波信号，集中返回到地震仪中存储，获得原始数据记录。
在此基础上，进行静、动校正、水平叠加以及偏移等一系列数据处理，最终得到能够反映地下界面或地质体的速度、形态、赋存深度等特征信息,能够提供比较准确的地下地质构造、地层起伏变化、岩性变化资料等，进而达到了解调查深部地质目标体的目的。
在地震勘探中，主要采用多次叠加法，其基本思想是，对地下反射界面上各点的地质信息进行多次观测，以排除由于地面上个别观测点受某种干扰而歪曲地下真实信息的影响。
1.2 地面电法及其原理用地球物理方法寻找地下地质体的富水性已有多年,电阻率法一直有效。
其物探找寻地下水的方法主要包括瞬变电磁法、激电法、视电阻率法、放射法、甚低频法等，基本都是通过勘查含水构造和层位来间接找水。
工程中较常使用的是瞬变电磁、视电阻率测深及其派生的高密度等方法。
对煤矿矿区的综合地质勘探的探讨
为煤 炭 的 后 续 开发 提 供 依 据 。
关 键 词 ： 质 勘探 ； 矿 ； 地 煤 开发
目前， 煤矿深部开采 中的地质勘探技术是以地球物理方法为先 圆周上 内接正三角形顶点处各设 置一套微动观测仪。这种观测方式 可采用 由 ３ 个 导， 其它基础地质手段加以配合， 依托计算机技术实现地质工作 的动 勘查深度与台阵的大小成正比。根据勘查深度的要求， 态管理是煤矿深部开采地质勘探的特点 。其工作模式可分为三个层 或 ３个以上不同半径 的同心圆组成观测台阵； 线勘查 。在煤 田勘 ｂ 坝０ 面：井 田范围主要可采煤层开采地质条件评价；采 区地质条件勘查 ； 查这种大面积勘探 中， ａ ． ｂ ． 单点勘查 已经不能满足生产要求 。可采用测线 ｃ 综 采工作面地质条件超前探测 。 倍０ 观测系统， Ｓ波速度剖面成果 图。 面） 获得 在测 区内按一定间距布置 煤矿 由于受矿井地质条件差 、 断层发育 、 煤厚变化大等地质 因素 这样 的测线， 可实现二维微动测深勘探 ， 并反演测区三维 ｓ波速度结 的影响， 造成生产接续 紧张， 单靠一种勘探手段很难摸清煤层赋存状 构， 结合钻孔及其它地质 资料， 可进一步解释速度异常区域的地质意 ｃ ． 在仪器数量足够多 的 况及构造发育规律， 采用综合勘探方法， 多种勘探手段结合并用， 地面 义；平面探查。在矿区或者要求更精细的勘探， 采用三维物探手段， 井下先期施工多用途探巷， 配合钻探及井下物探 情况下可采用平面观测， 并反演测区三维 ｓ波速度体 ， 从而圈 出速度 等手段， 针对影响生产 的地质因素开展各项专题研究， 不断进行资料 异常体或者面。 的动态综合分析， 了较好的地质效果， 取得 为矿井 的安全高效生产提 ２３井下钻探及综合物探 ． 在放水试验对主要含水层 的富水性达到宏观控制ｆ 矿井 、 区） 采 的 供 了有利 的地质保障。 合理选择勘探 目的层， 充分利用井下巷道， 以大流量 、 大降深的井 基础上， 对富水 区的每一工作面， 针对不 同的条件 ， 采用各种物探手段， 下放水试验为主， 钻探与物探相结合， 多种方法相互验证 、 相互补充 的、 探明局部导水构造 、 隔水层变薄带及局部富水带， 再用少 量的钻探手 综合水文地质勘探方法， 是查清类似矿井水文地质条件， 解放受水害 段进一步验证， 有针对性 的重点布置注浆改造 、疏水降压等治水工 威胁 的下组煤的有效技术途径 。 程。 １传 统 水 文地 质勘 探 ａ ． 井下直流电法透视： 从大的范畴来说， 井下直流电法透视仍属于 １ ． １方法 矿井直流电法 。 目的是探测采煤工作面内部的导水构造 、 其 底板含水 受岩溶承压水威胁 的矿井， 底板突水是各类 因素综合作 用的结 层的集 中富水带 。 ． Ｅ ｂ Ｔ Ｍ探测： 电磁法（ 瞬变 简称 Ｔ Ｍ） Ｅ ， 它是利用大功 果， 突水机理 主要包括：岩溶裂隙水网络的发育情况 ， ａ ． 是发生底板 突 率的发射装置 向铺设在地面的矩形线圈ｆ 或称发射框１ 发送双极性 大 水的物质基础；隔水层 的厚度及岩性特征， ｂ ． 是突水 的制约因素；采矿 电流， ｃ ． 在电流开启和关断时， 电磁感 应作用产生 电压脉冲， 由于 电压脉 活动造成底板的破坏， 是底板突水的诱导 因素；． ｄ断裂构造及原生构造 冲的衰减产生感应磁场饵 一次磁场）一次磁场随着时间的推移， 。 在地 裂隙的发育程度， 是导致底板突水 的关键 因素．水压与矿压 的偶合作 下介质中产生涡流。地下涡流的变化又生产二次磁场， ｅ ＿ 由于不 同地质 用也是导致底板突水的重要因素。 体其电性特征存在差异， 其二次场的衰减亦存在差异 。因此， 通过研究 １ ． ２传统方法的局限性 二次场的衰减规律， 可达到推测 、 分析地下地质异常体的 目的。Ｔ Ｍ Ｅ 而任何一种单一的勘探方法， 只能大致探 明某～种突水因素， ： 探测可以探测不 同高程 的相对 富水区， 如 以便有针对性的采取防治水措 采用传统的地 面钻探 、 抽水及注水试验， 只能探明某一点 的岩溶发育 施 。ｃ ． 波 Ｃ ：Ｉ 弹性 ＴＩ 地震层析成相技术， Ｉ 可以推测主要构 造的发育情 及富水情况对 于整个开采范围的富水规律难以有效的探明。 另外， 况， 矿 但由于该项技术起步 比较晚， 还有待于进一步完善提高。ｄ ． 瑞利波： 井突水是一个十分复杂 的问题 ， 不可能用一个统一 的规律进行描述， 利用瑞利波探测技术可 以对掘进巷道前方的地质异常体， 特别是断裂 也就是说， 随着空间的变化， 水文地质条件发生变化， 突水 因素在 构造进行超前探查， 各类 预防突遇断层出水 。该项技术对于探测前方构造 突水 过程 中的作用相互交替变化， 断层导水 型突水， 如： 构造的突水 机 效果较好 。 理起到 了主导作用， 而底板破坏型突水， 采矿动压是突水 的关键因素 。 综上所述， 对于受底板岩溶水害威胁的矿区， 对水文地质 条件 的 因此， 防止底板 突水， 要 就必须对各类突水因素进行全面探查， 有针对 探查， 应以各种规模的放水试验为主要探查手段， 以此为基础， 采用多 性的实施综合治理， 才能有效 的防止水害事故的发生。对水文地质条 种物探及钻探手段 ， 对局部 的水文地质异常区进 一步查 明， 达到相互 件的探查， 采用单一的探查方法显然是不够的。 补充 、 相互验证， 充分体现多种勘探方法的综合效应， 可取得十分显著 ２ 采用 综 合方 式进 行 地质 勘 探 的技术效果。 ２１采 区地面地震勘探 ． ３结 论 采区设计前， 通过采用地面地震勘探手段， 明采 区构造形态和 查 煤矿开采地质勘探技术的发展方 向是将地球物理方法 、基础地 断层发育规律 ， 明煤层赋存状况及底板起伏形态， 响开采的含 质勘探手段与地理信息系统技术进行有机结合 。 查 对影 利用三维地震 、 瞬变 水层富水 陛进行评价， 并提出水 害防治措施， 区设计提供可靠的 电磁 、 为采 矿井物探 、 地面钻探和井巷工程等多元数据， 明采区内断层分 查 地质资料 。 布、 煤层埋藏深度与厚度 、 岩溶裂隙发育带 的分 布和隔水层厚度 等。 同时本阶段的主要 工作也是进一步查 明采 区范 围内的小构造 ， 利用地理信息系统作为平 台建立矿井多元信息集成系统， 把三维地 包括落差 ５ ｍ左右的断层 、 陷落柱和采 空 区的空间分布形态， 根据采 震 、 瞬变电磁 、 矿井物探 、 构造地质 、 水文地质 等多元信 息进行 复合 、 区衔接的要求应 提前布置实施。现 已成熟的探测技术包括三维地震 综合分析后建立预测与评价模型， 实现地质资料 的信息化 、 数字化和 勘探 、 电磁法 、 瞬变 矿井直流电法和钻探。地面物探方法较矿井物探 可视化， 为开采地质条件 的快速评价 、 生产地质工作 的动态管理 、 突发 方法施工简单， 探测效率也高， 但受到地表条件的限制 。 因此， 在地表条 性地质灾 害应变对策的制定提供技术支撑。 件允许 的前提下， 三维高分辨率地震勘探技术是首选方法 。 参考文献 ２ 微 动测 深勘 查 ． ２ ［ 赵艳斌 ． １ 】 综合地质勘探 方法在煤矿 生产 中的应用『． 现代化 ， Ｊ煤矿 １ ０ ，４ — 微动是一种在时间域和空间域都极不规则的震动现象。根据波 ２０ ８４：９ ５０． 动理论， 微动记录既包含有体波也包含有面波 。依据观测形式的不同 ［ 吴钦 宝， 同俊， ２ ］ 陈 陈风云． 中国东部煤矿深部开采 中的地质勘探技术 微动测深探查主要分为一下几种形式：单点勘查 。单点勘查方式观 ［． ａ ． Ｊ地球物理 学进展， ０ ， （）７ — ７ ． ］ ２ ５ ０２３ ０ ３ ３ ０ ２ ： 测台阵， 一般由两个不同半径 的同心圆ｆ 内接正三角形） 组成， 区的综 合地质勘探 的探讨
综合物探在查明煤矿老窑采空区中的应用
Ｓ ｍ ｉ多 道 地 震 仪 ， 用 ４线 ６炮 制 束 状 观 测 系 ｕ ｍｔ 采 统 ，Ｄ Ｃ Ｐ网格 为 ２ × 叠加 次 数 １ ０ｍ ５ｍ， ２次 ， 布设 三
维线束 ３ 束。
电法 ： 用 高 密 度 电测 深 法 ， 大 Ａ ／ ＝ 采 最 Ｂ２
５ ０ｍ， ６ 最小 Ａ ／ Ｂ ２＝１ ０ ｍ。全 区共 施 测 电法 测 线 ３
是 正 常地层 浅部 风化 火 成 岩 屑 层 的 反 映 ； 由于 ’ 区 钡 ０
三 维地 震 ： 外采 集使 用德 国 Ｄ 野 ＭＴ公 司生 产 的
地层 中的火成 岩层 成 相 对 高 阻 ， 在 单 支 曲线 中出 故 现为 Ｋ型； 而单 支 曲线 的后支 Ａ型 为煤 系 地层 的 反 映 。据 以往 经 验 ， 在反 映 煤 系地 层 的 Ａ 型部 位 出 若
地震 圈定 采 空 区 范 围的依 据 ： 空 区会 造成 煤 采
层 反 射波特 征发 生变 化 ， 空 区 由于 自然 坍塌 ， 采 致使
上 覆地 层松 散 ， 顶底板 岩性 的密 度差 异较 小 ， 阻抗 波
窑采 空 区 中的具体 方法 及应用 效果 。
减小 ， 反射 系数 明显减 小 ， 致使这 一 区域 内不能形 成 反 射波 或不 能形成 能量 强 、 连续 性较好 的反 射波组 ， 相对 正 常煤层 反射 波 而 言 ， 空 区的 反 射波 较 易 于 采 识别 。在时 间 剖 面 上 表 现 为 反 射 波 振 幅 能量 的 减 弱、 消失 、 零乱 等 （ 图 １ ， 据 此特征 ， 本 区煤层 见 ）依 对
条， 剖面总长 ８０ｍ， ０ 基本点距 ５ｍ。
２ 采 空 区解 释 的依 据 及 地 质 成 果
三种探测煤层采空区的方法
三种探测煤层采空区的方法王立会;潘冬明;张兴岩【摘要】采空区的存在对矿山生产和工程建设造成极大的安全隐患,采空区探测已成为重要研究课题.笔者结合参加过的工程项目,具体介绍3种探测煤层采空区的方法:井间地震、探地雷达和浅层地震反射波法,并分析比较了它们的优缺点.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2008(032)003【总页数】4页(P291-294)【关键词】采空区;井间地震;探地雷达;浅层地震【作者】王立会;潘冬明;张兴岩【作者单位】中国矿业大学,资源与地球科学学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,资源与地球科学学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,资源与地球科学学院,江苏,徐州,221008【正文语种】中文【中图分类】P631.4随着煤矿开采生产过程的进行，许多矿山形成了大量的采空区。
特别是小煤窑越界开采造成的不明采空区，更是形态各异，层位复杂。
另外，一些老采空区，由于设计资料不全或丢失，无法确定其位置和边界。
这些地下采空区，给矿山生产和工程建设，带来了极大的安全隐患。
这就需要对采空区的稳定性、位置、边界等进行勘查与评价，为将来的综合治理提供依据。
目前，采空区探测方法大体分为现场调查、物探与钻探3类。
在实际工作中，通常是首先收集相关资料和进行现场调查，然后利用各种物探方法进行探测，最后以钻探方法来验证、修正，使得物探资料解释更符合实际地质情况。
由此可见，物探方法在采空区探测中具有举足轻重的作用。
采空区探测的物探方法有井间地震、探地雷达、浅层地震反射波法、高密度电法、瞬变电磁法、测氡法等。
笔者结合参加过的工程项目，具体介绍前面3种物探方法。
1 井间地震1.1 原理井间地震是将震源与检波器都置入井中进行地震波观测的新型物探方法。
在测区内要有2口或更多已钻好的孔(井)。
在1口井的预定的位置上，设置震源点，此为震源井；而在另一口井设置接收点，布置检波器，此为接收井。
目前井间地震观测系统类型主要有共炮点数据采集、共接收点数据采集、炮点—接收点平行同步移动观测等。
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煤矿采空区地面综合物探方法
发表时间：2018-12-28T10:09:04.057Z 来源：《防护工程》2018年第28期作者：钱志强[导读] 比如:采空区边界范围分布不明确、地形复杂、采空区大面积积水等,需将多种物探技术综合应用。
北京勘察技术工程有限公司北京 100193 摘要：对煤矿采空区进行地面物探通常会有多种问题交叉存在,比如:采空区边界范围分布不明确、地形复杂、采空区大面积积水等,需将多种物探技术综合应用。
关键词：煤矿采空区；地面；综合物探；方法 1物探方法概述 1.1探地雷达法
该方法应用高频电磁波,通过宽频带短脉冲的方式,从地面经天线向地下传输电磁波,通过地层或地质异常体反射之后,重回地面,然后由接收天线进行接收。
其优势为,持续性好,能够推断介质结构,且分辨率高,能够进行无损检测,适用于极浅采空区。
1.2高密度电阻率法
该方法以岩石电性差异作为基础,能够快速、自动采集野外数据,工作效率高,且成本低,采集的信息丰富;该方法适用于地形比较平缓的浅层采空区;在无水采空区效果突出。
1.3瞬变电磁法
该方法以一个不接地的回线或磁偶极子向地下发射脉冲电磁,以此充当激发场源,然后基于一次脉冲电磁场间歇过程对线圈加以利用,通过接地电极观测二次涡流场的空间分布特征和时间特征,对采空区涉及的物性及几何特征进行解释。
优势是分辨率高、体积效应低、工作效率高;适用于采空区埋深<600m以及基岩大面积袒露的区域。
1.4地震法
地震法是利用介质间的波阻抗差异来进行探测的,当介质间的波阻抗差异越大,反射波的能量越强;反之波阻抗差异越小,反射波的能量越弱。
正常煤层由于与顶底板围岩波阻抗差异大,能形成能量较强的反射波;采空区由于煤层连续性发生破坏,反射波能量明显减弱或消失,反射波频率偏低、波形出现缺失、跳跃、紊乱或畸变现象。
煤矿采空区地震法探测主要分为浅层二维地震和三维地震,其中浅层二维地震法适用于地形较为平缓的浅层采空区勘查,三维地震适用于中深~深部采空区探测。
实践表明,地震法适用于采空区地表无松散层、声音干扰较小的区域,不受地面导体或高压线的干扰,对于房柱式采空区勘查具有明显优势。
近年来还发展了四维地震勘探技术。
1.5可控源音频大地电磁法和音频大地电磁法
可控源音频大地电磁法(CSAMT)和音频大地电磁法(AMT,代表性的为EH4电磁成像系统)均属于频率域电磁法,其中CSAMT由低频到高频全部采用人工场源、受场源影响收发距较大(一般5~10km)、测点分布需平行于供电电极AB方向、施工效率高;而EH4仅在高频段采用人工场源、收发距较短(400~500m)、测点布置灵活、因需频繁移动发射站点且进行张量测量,精度较高但施工效率低。
实践表明,CSAMT和EH4适用于中深采空区-深层采空区勘查,但易受地面导体或高压线的干扰。
2煤矿采空区地面综合物探方法应用分析 2.1极浅采空区物探方法的选择
极浅采空区使用的物探方法有两种:(1)探地雷达法。
针对采空区边界范围进行探测,通过单点测量方式将线距控制在10m范围内,点距控制在2m范围内;如探测区域地形平坦,可以实施连续测量;(2)高密度电阻率法。
针对采空区及其富水性进行探测,大多数情况下选择温纳装置,线距控制在10m范围内,点距控制在2m范围内。
采用高密度电阻率法进行煤矿采空区探查优势比较明显:首先能同时进行多电极测量,费用低廉且效率高,但也有其局限性,该方法对于高阻体中寻找低阻目标体的分辨率比较高,但是对高阻体中寻找高阻目标体的分辨率却比较低,针对该问题,在利用高密度电阻率法进行探查的基础上,进一步使用探地雷达法对难以分析解释的异常区进行更细致的调查,以获取目标区更精确的地质信息。
2.2浅层采空区物探方法的选择
在浅层采空区,可以使用浅层地震法对采空区的边界范围进行探测,此过程需利用机械震源及锤击,主测线距在20m范围内,联络测线距在100m范围内,道距在5m范围内;针对采空区及其富水性,可利用高密度电阻率法以及瞬变电磁法,将线距控制在20m范围内,点距控制在10m范围内。
瞬变电磁法在进行采空区探查过程中不受地形影响,且对高阻层和低阻层分别具有高穿透力和高分辨率,工作效率高。
而浅层地震法操作灵活采样间隔小,相对瞬变电磁法他能有效反映煤矿采空区的地质状态。
2.3中深采空区及深层采空区物探方法的选择
在中深采空区,针对采空区及其富水性,可采取三联物探方法,即“地震法+瞬变电磁法+可控源音频大地电磁法与音频大地电磁法”,对采空区边界范围主要采用地震法探测,将主线线距控制在40m范围内,联络线线距控制在200m范围内;富水性采空区采用瞬变地磁法、可控音频大地电磁阀与音频大地电磁法探测,将线距控制在40m范围内,将点距控制在20m范围内。
在深层采空区,使用四联物探方法,即:“地震法+瞬变电磁法+可控源音频大地电磁法与音频大地电磁法+大定源瞬变电磁法”,针对采空区边界范围利用三维地震法进行探测;针对采空区及其富水性,利用瞬变电磁法、可控源音频大地电磁法与音频大地电磁法进行探测,将线距控制在60m范围内,将点距控制在30m范围内。
3煤矿采空区地面综合物探方法优化 3.1极浅采空区
宜采用探地雷达法和高密度电法。
探地雷达法主要探测采空区边界范围,采用单点测量方式时,线距不大于10m,点距不大于2m,地形平坦区域可采用连续测量;高密度电法主要探测采空区及其富水性,多采用温纳装置,线距不大于10m,点距不大于2m。
3.2浅层采空区
宜采用浅层地震法、瞬变电磁法和高密度电法。
浅层地震法主要探测采空区边界范围,可采用锤击或机械震源,主测线线距不大于20m,联络测线线距不大于100m,道距不大于5m;高密度电阻率法和瞬变电磁法主要探测采空区及其富水性,线距不大于20m,点距不大于10m。
其中高密度电阻率法多采用温纳装置,瞬变电磁法多采用中心回线或大定源装置。
3.3中深采空区
宜采用地震法、瞬变电磁法、可控源音频大地电磁法和音频大地电磁法。
瞬变电磁法、可控源音频大地电磁法和音频大地电磁法主要探测采空区及其富水性,线距不大于40m,点距不大于20m;地震法主要探测采空区边界范围,采用炸药震源或可控震源,二维地震法主测线线距不大于40m,联络测线线距不大于200m,道距不大于10m,三维地震法CDP网格不大于5m×10m。
3.4深层采空区
宜采用三维地震法、可控源音频大地电磁法、音频大地电磁法和大定源瞬变电磁法。
三维地震法主要探测采空区边界范围,采用炸药震源或可控震源,CDP网格不大于10m×10m;可控源音频大地电磁法、音频大地电磁法和瞬变电磁法主要探测采空区及其富水性,线距不大于60m,点距不大于30m。
3.5重点注意事项
(1)地形起伏较大、地表存在游散电流、地表电性差异较大、接地电阻较大或目的层上部存在高阻覆岩区域,不宜采用高密度电阻率法。
(2)地面导体分布较多区域、高压线附近区域、目的层上部存在大范围低阻覆岩的区域,不宜采用探地雷达法。
(3)地面导体或高压线分布区域、目的层上部存在大范围低阻覆岩区域,不宜采用瞬变电磁法。
(4)地表松软、震动干扰较强区域不宜采用地震法(浅层二维地震和三维地震),地形起伏特别剧烈区域,不宜采用浅层地震法。
(5)地面导体分布较多区域、高压线附近区域、地表电性差异较大区域,不宜采用可控源音频大地电磁法和音频大地电磁法。
结论
煤矿采空区地面物探方法较多,如探地雷达法、高密度电阻率法、瞬变电磁法、地震法、可控源音频大地电磁法与音频大地电磁法等。
在采空区探测过程中,需根据采空区的不同特征选择合适的方法,以提升物探工作效率及质量。
参考文献：
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