综合地球物理勘探技术在采空区位置探测的应用摘要：本文对综合地球物理勘探技术中卡法和高密度电法进行分析，利用卡法和高密度电法相结合的手段对采空区进行探测，效果良好。
关键词：综合地球物理勘探；采空区；卡法；高密度电法；
o 引言
在治理采空区塌陷等地质灾害时，采空区位置的探测显得尤为重要。矿产资源的开采，必然在地下形成采空区，导致地面发生沉降甚至塌陷，从而诱发一系列的地质灾害，如耕地破坏、地下水枯竭、生态坏境恶化、房屋受损、道路地裂变形等，严重时甚至危害人身安全。因此，探明地下采空区的位置并进行及时有效的治理，是一个亟待解决的难题，具有重要意义。
钻探是探测地下采空区的传统方法，但工期长，费用高，而且钻探过程中可能会发生局部采空遗漏的现象。综合地球物理勘探方法在一定程度上弥补了钻探的缺陷，探测快，效率高。近年来，伴随着地球物理反演理论的改进、大规模集成电路的应用以及计算机数值计算能力的提高，出现了高精度重磁勘探、高密度电法、地震层析成像、瑞雷波法、放射性勘探和探地雷达等各类新方法。本文以卡法和高密度电法为例，探讨综合地球物理勘探方法在某煤田采空区探测中的应用。
1采空区地质特征
地下矿层采空后形成的空间称为采空区。采空区的出现，打破
1:5000激电中梯剖面测量 1:5000激电中梯剖面测量采用长导线，针对重要异常带、矿化带进行，为寻找隐伏矿提供依据。 1、1:5000剖面敷设 剖面端点用全站仪或GPS RTK布设，用木桩标记；测点采用GPS RTK分段控制、罗盘定向、测绳量距布设，用带有编号的红布标记。质量检查按“一同三不同”的原则进行，检查点在空间上、时间上大致均匀，总检查量不低于5%，精度要求达到“B级”精度要求，即在相应比例尺图上平面点位限差＜±2.5mm，点位中误差不超过12.5m；相邻点距误差限差10%，均方相对误差不超过5%。 2、野外工作方法 激电剖面法采用中间梯度装置，AB＝1200米，MN=40米，点距=20米。 采用时间域激电测量，正反向标准直流脉冲供电，脉冲宽度2秒。 以上参数可根据野外实际情况，通过现场试验进行适当调整。 激电观测参数为一次电位Vp、供电电流强度I及视充电率Ms，计算视电阻率ρs。观测时，测量电极MN在供电电极AB的2/3区间移动，旁线距小于AB/5。全区装置大小、观测参数设置应保持一致。一条剖面不能在一个供电装置内完成时，每个装置接头处应有三个以上的重复观测点。供电电流应使二次电位观测值大于最小可靠值，一般应使一次电位观测的观测值绝大部分在30mV以上。野外要经常检查仪器、导线的漏电情况，对突变点、异常点应进行重复观测和加密观测，确保观测数据可靠。 3、电性参数测定 电性参数测定主要采用露头法测定，有条件时，应采集一定的岩矿石标本，用标本法测定，并分别统计。每类岩（矿）石标本不少于30块，参数测定的质量评定应以采用某一种岩性测定的全部标本检查结果来衡量，即用基本观测统计出来的常见值与检查观测结果统计出来的常见值相对误差不得超过20%。 4、质量标准 视电阻率观测精度（＜±7％），视充电率观测精度（＜±12％），达到B 级精度；电性参数总平均相对误差≤±20%。
井下物探管理办法
文档仅供参考 附件7： 矿井物探管理办法 为规范矿井物探工作，提高地质、水文地质预测预报准确率，全面落实“物探先行，钻探跟进”的防治水要求，制定本办 法。 一、适用范围 各区域公司及矿井公司、各生产（基建）矿井。 二、地面物探管理 1、矿井地面物探工程立项、方法选择、观测系统确定必须参 考《汾西矿区地面物探总体规划》。 2、地面物探工程计划必须上报集团公司审查同意。 3、地面物探项目的招投标必须符合集团公司相关规定，参加 招标的单位必须具有乙级（含乙级）以上物探资质。 4、地面物探项目招标前必须编制工程设计并报集团公司组织 审查，未经集团公司审查不予审查报告。审查后确定的设计做为 招投标和施工的技术依据，设计变更必须经建设方、监理方同 意。 5、大中型物探项目（2km2及以上）必须聘请具有物探监理 资质的单位进行监理。小型物探项目，矿井必须参与项目开工、 试验、竣工验收全过程监督管理，并有详细的监管工作日志。 6、集团公司负责物探工程设计、报告的审查并批复。 7、地面物探项目设计、施工方法、质量管理、报告编制等必 须符合国家相关规程、规范要求。
三、井下物探管理 1、各矿井必须成立3人以上（包括3人）的物探技术小组，指定专职的物探技术人员，确保物探工作正常开展。同时按照集团公司要求派出物探技术人员学习培训，并按周积极开展内部自主培训，不断提高矿井的物探技术水平。 2、各矿井必须配备超前探测水情和构造的物探仪器，以及探测回采工作面地质异常的无线电波透视仪。 3、区域公司可根据实际情况以公司组建物探队伍，保证所属矿井物探工作正常开展。 4、各区域公司、矿井应制定物探仪器保管、维护、使用和交接管理制度，定期对物探仪器进行维护，仪器每两年须送到厂家对技术指标检校或大修。 5、所有开拓、掘进工作面必须使用电法仪器循环探测，要求探测全覆盖。物探范围内如过空巷，应重新探测。 6、为实现物探与钻探相匹配，使用大功率瞬变电磁仪，相邻两次探测间距不大于100米；使用小功率瞬变电磁仪的矿井，相邻两次探测间距不大于75米。 对可能存在地质构造的区段应使用地震类物探仪器探测。 7、受小窑采空区积水及富水构造影响严重矿井（柳湾、水峪、高阳、正文、正旺、正帮、正佳、正珠等）的采掘工作面，应采用瞬变电磁法、直流电法、地质探测仪法多种手段综合验证探查小窑采空区范围及其赋水性。
什么是地球物理勘探 人类居住的地球，表层是由岩石圈组成的地壳，石油和天然气就埋藏于地壳的岩石中，埋藏可深达数千米，眼看不到，手摸不着，所以，要找到油气首先需要搞清地下岩石情况以及岩石的物理性质。 岩石物理性质是指岩石的导电性、磁性、密度、地震波传播等特性。地下岩石情况不同，岩石的物理性质也随之而变化。我们把以岩石间物理性质差异为基础，以物理方法为手段的油气勘探技术，称为地球物理勘探技术，简称物探技术。 通过观测不同岩石引起的重力差异来了解地下地层的岩性和起伏状态的方法，称为重力勘探。油气生成于沉积盆地，应用重力勘探可以确定沉积盆地范围。 通过观测不同岩石的磁性差异，来了解地下岩石情况的方法，称为磁力勘探。在沉积盆地中，往往会分布着各种磁性地质体，磁力勘探可以圈定其范围，确定其性质。 通过观测不同岩石的导电性差异来了解地下地层岩石情况的方法，称为电法勘探，与油气有关的沉积岩往往导电性良好（电阻率低），应用电法勘探可以寻找和确定这类地层。 通过观测用人工方法（如爆炸）激发的地震波在不同岩石中的速度变化及其他特征来了解地下岩石情况的方法，称为地震勘探。 在以上这四种方法中，重力、磁力、电法三种方法联合起来应用往往可以找出可能有油气的盆地在哪里，盆地中哪里是隆起，哪里是坳陷，哪里是可能最有利的构造等等。这种工作是在找油的开始阶段做的，一般叫做普查。 地震勘探是地球物理勘探最主要的一种勘探方法，具有勘探精度高，能更清晰地确定油气构造形态、埋藏深度、岩石性质等优点，成为油气勘探的主要手段，并被广泛应用。 什么是地球物理测井 井下地层是由各类岩石组成，不同的岩石具有不同的物理化学性质，为了研究各类岩石的物理性质及井下地层是否含有石油天然气和其他有用矿产，建立了一门实用性很强的边缘 学科---地球物理测井学，简称“测井”，它以地质学、物理学、数学为理论基础，采用计算机 信息技术、电子技术及传感器技术，设计出专门的测井仪器，沿着井身进行测量，得出地层 的各种物理、化学性质、地层结构及井身几何特性等各种信息，为石油天然气勘探、油气田
编号: SBL-TS-03 XXX第XXX设有限公司XXX煤矿 采空区隐患排查治理方案 XXXXXX煤矿 2013年12月20日
会审意见
XXXXXX煤矿 采空区隐患排查治理方案 为加强XXX煤矿采空区探测及管理，防止采空区各类事故的发生，保障职工生命安全，根据《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》、《中国XXX能源集团有限公司煤矿生产技术管理规定（试行）》、《中国XXX能源集团有限公司矿井采空区探测及管理办法（试行）》等有关规定，特制订本方案。 一、指导思想 1、保障职工生命安全，矿山财产安全。杜绝重大水害事故的发生。 2、合理布置安排采掘作业，保障安全、高效生产。 3、提高煤炭回收率。 二、管理机构 （一）领导小组 组长：矿长 副组长：工程师、生产矿长、安全矿长、机电矿长、副总工程师 成员单位：生产技术部、安全监察部、调度室、设备管理中心、调度室、党政办、各采掘区队。 （二）职责 1、矿长是采空区管理工作的第一责任人，总工程师是采空区探测及技术管理的主要负责人，主抓采空区探测工作。矿领导必须把采空区探测工作列入重要议事日程。调度、安监、技术、通风、机运等
职能科室各负其责。要定期专门研究解决探放水工作中的问题，检查各项探放水工程进展情况，在人力，物力、资金等方面给予保证。 2、生产技术部负责调查收集采空区资料，建立相应台账、填绘图纸，组织采空区探测，并根据采空区探测情况制定采掘方案，留设防隔水煤柱。引进先进的探测采空技术，采用先进设备。 3、调度室负责采空区探测工作的协调安排，时刻了解井下探测情况，及时汇报矿领导，通知相关部门进行治理，如接到险情，立即启动《XXXXXX煤矿年度灾防预案》。 4、通风区队负责采空区治理中得通风和防灭火管理，及时观察采空区积气情况，采取密闭、注浆等相应措施。 5、机运区负责采空区探测工作中排水设施的管理，定期维护水泵及排水管路，在探测点附近设临时水仓，保障水仓容量及排水设备排水能力。 6、机电设备管理部负责采空区探测工作中相关的电气设备管理，必须符合煤矿安全规定中的防爆要求。 7、安全监察部负责采空区探测工作中的安全及培训管理，监督探测现场施工安全。 8、各采掘区队负责短探的施工，编写短探记录，按要求割钻窝，没有超前距严禁施工。 9、其他部门负责各自内的采空区探测相关业务。 三、管理制度 1、坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则，优先在地面进行采空区探查与治理，注重井下探测与治理工程，通过井上下物探、钻探等立体综合探查，根治采空区安全隐患，确保安全生产。 2、调查井田范围内及周边区域采空区情况，在未查明前，严禁进
地球物理探矿法 一、地球物理探矿法的基本原理 物探的基本特点是研究地球物理场或某些物理现象。如地磁场、地电场、放射性场等，而不是直接研究岩石或矿石，它与地质学方法有着本质上的不同。通过场的研究可以了解掩盖区的地质构造和产状。它的理论基础是物理学或地球物理学，系把物理学上的理论(地电学、地磁学等)应用于地质找矿。因此具有下列特点和工作前提： (一)物探的特点 1．必须实行两个转化才能完成找矿任务。先将地质问题转化成地球物理探矿的问题，才能使用物探方法去观测。在观测取得数据之后(所得异常)，只能推断具有某种或某些物理性质的地质体，然后通过综合研究，并根据地质体与物理现象间存在的特定关系，把物探的结果转化为地质的语言和图示，从而去推断矿产的埋藏情况与成矿有关的地质问题，最后通过探矿工程验证，肯定其地质效果。 2．物探异常具有多解性。产生物探异常的原因，往往是多种多样的。这是由于不同的地质体可以有相同的物理场，故造成物探异常推断的多解性。如磁铁矿、磁黄铁矿、超基性岩，都可以引起磁异常。所以工作中采用单一的物探方法，往往不易得到较肯定的地质结论。一般情况应合理地综合运用几种物探方法，并与地质研究紧密结合，才能得到较为肯定的结论。 3．每种物探方法都有要求严格的应用条件和使用范围。因为矿床地质、地球物理特征及自然地理条件因地而异，从而影响物探方法的有效性。 (二)物探工作的前提 在确定物探任务时，除地质研究的需要外，还必须具备物探工作前提，才能达
到预期的目的。物探工作的前提主要有下列几方面： 1．物性差异，即被调查研究的地质体与周围地质体之间，要有某种物理性质上的差异。 2．被调查的地质体要具有一定的规模和合适的深度，用现有的技术方法能发现它所 引起的异常。若规模很小、埋藏又深的矿体，则不能发现其异常；有时虽然地质体埋藏较深，但规模很大，也可能发现异常。故找矿效果应根据具体情况而定。 3．能区分异常，即从各种干扰因素的异常中，区分所调查的地质体的异常。如铬铁矿和纯橄榄岩都可引起重力异常，蛇纹石化等岩性变化也可引起异常，能否从干扰异常中找出矿异常，是方法应用的重要条件之一。 二、地球物理探矿法的应用及其地质效果 (一)应用物探找矿的有利条件与不利条件 1．物探找矿有利条件：地形平坦，因物理场是以水平面做基面，越平坦越好；矿体形态规则；具有相当的规模，矿物成分较稳定；干扰因素少；有较详细的地质资料。最好附近有勘探矿区或开采矿山，有已知的地质资料便于对比。 2．物探找矿的不利条件：物性差异不明显或物理性质不稳定的地质体；寻找的地质体或矿体过小过深，地质条件复杂；干扰因素多，不易区分矿与非矿异常等。 (二)物探方法的种类、应用条件及地质效果简要列于表4—5。 物探方法的选择，一般是依据工作区的下列三方面情况，结合各种物探方法的特点进行选择：一是地质特点，即矿体产出部位、矿石类型(是决定物探方法的依据)、矿体的形态和产状(是确定测网大小、测线方向、电极距离大小与排列方式等决定因素)；二是地球物理特性，即岩矿物性参数，利用物性统计参数分析地质构
中国中煤能源集团有限公司 矿井采空区探测及管理办法 （试行） 第一章总则 第一条为加强集团公司所属煤炭生产及建设企业（以下简称煤矿企业）矿井采空区探测及管理，防止采空区各类事故的发生，保障职工生命安全，根据《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》、《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》（国发〔2010〕23号）、《中国中煤能源集团有限公司煤矿生产技术管理规定（试行）》等有关规定，特制定本办法。 第二条本办法适用于中国中煤能源集团有限公司所属煤矿企业。 第三条矿井采空区，包括各类采矿活动在井田范围内形成的采空区域、采空巷道及周边煤矿老空等。 第四条煤矿企业及矿井必须建立相应采空区探测及管理机构，建立健全采空区探测、治理的措施和制度，充实专业人员和队伍。 第五条煤矿企业及矿井主要负责人是本单位采空区管理工作的第一责任人；总工程师（技术负责人）是采空区探测及技术管理的主要责任人；其他负责人对本职范围内的相应工作负责。 第六条矿井必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、
先治后采”的原则，优先在地面进行采空区探查与治理，注重井下探测与治理工程，通过井上下物探、化探与钻探等立体综合探查，根治采空区安全隐患，确保安全生产。 第七条矿井井田范围内及周边区域采空区情况不明的，在未查明前，严禁进行采掘活动。 第八条矿井必须对职工进行突水征兆、老空水害防治、“一通三防”等知识的安全培训和预案演练，不断提高职工灾害应急处理能力。 第九条矿井编制的灾害防治预案必须包括误透采空区的应急预案及现场处置方案。 第十条临近采空区采掘过程中遇透水、有害气体浓度增加、井下温度增高等异常征兆时，应当立即停止受威胁区域内采掘作业，撤出人员，查明原因并采取有效措施后方可恢复作业。 第十一条矿井应加强采空区探测治理技术研究和科技攻关，推广使用新技术、新工艺、新材料和新装备，提高采空区管理水平。水文地质条件复杂、极复杂的矿井，必须建立水情水害监测系统，装备必要的防治水救灾设备。 第十二条矿井应逐步建立和完善地测数据库和高精度三维地质模型，实现信息化、精细化和模型化管理。 第二章采空区探测 第十三条矿井必须对井田内及周边的生产矿井和废弃老
工程物探常用方法及技术 工程物探——工程地球物理勘探的简称，它是以地下岩土层（或地质体）的物性差异为基础，通过仪器观测自然或人工物理场的变化，确定地下地质体的空间展布范围（大小、形状、埋深等）并可测定岩土体的物性参数，达到解决地质问题的一种物理勘探方法。 按照勘探对象的不同，工程物探技术又分为三大分支，即石油工程物探、固体矿工程物探和水工环工程物探（简称工程物探），我们使用的为工程工程物探。 工程物探技术方法门类众多，它们依据的原理和使用的仪器设备也各有不同，随着科学技术的进步，工程物探技术的发展日趋成熟，而且新的方法技术不断涌现，几年前还认为无法解决的问题，几年后由于某种新方法、新技术、新仪器的出现迎刃而解的实例是常见的。它是地质科学中一门新兴的、十分活跃、发展很快的学科，它又是工程勘察的重要方法之一，在某种程度上讲，它的应用与发展已成为衡量地质勘察现代化水平的重要标志。 常用工程物探方法及特点 ①电法勘探：包括电测深法、电剖面法、高密度电法、自然电场法、充电法、激发极化法、可控源音频大地电磁测深法、瞬变电磁法等； ②探地雷达：可选择剖面法、宽角法、环形法、透射法、单孔法、多剖面法等； ③地震勘探：包括浅层折射波法、浅层反射波法和瑞雷波法； ④弹性波测试：包括声波法和地震波法。声波法可选用单孔声波、穿透声波、表面声波、声波反射、脉冲回波等；地震波法可选用地震测井、穿透地震波速测试、连续地震波速测试等； ⑤层析成像：包括声波层析成像、地震波层析成像、电磁波吸收系数层析成像或电磁波速度层析成像等； 地下管线探测 主要检测内容： （1）金属管线探测 地下金属管线适宜用管线探测仪和探地雷达进行探测，管线仪对于金属管线探测具效率高、仪器轻便、结果准确等优点；探地雷达可用于埋深较大和密集管线的探测。 （2）非金属管线探测 目前地下非金属管线探测的首选方法是探地雷达。探地雷达具有连续无损探测、高效、高精度、易反演解释等优点。 使用探地雷达具有独特的天线阵技术，可以极大提高探测结果的精度和有效性。 考古探测 利用地下古代遗物与周边物质的物性差异，采用地球物理勘探手段对它们的平面位置、埋深、分布范围进行调查。利用雷达多天线阵列技术，探测的精度高，在小面积精确定位方面有无可比拟的优势；磁法探测能更快、更大面积地揭示地下遗址的面貌，结合已经为考古发掘与考古调查所认识的部分，加以典型影像校正，能更完整地认识遗址的全貌。 主要应用于找出遗址内土城墙、壕沟、坑、柱洞、房屋、墓穴等的位置及分布情况。 成都建测科技有限公司拥有领先的无损检测设备与检测系统方案，主要提供工程物探设备、基桩检测设备、建筑检测设备、路基基坑监测设备。
环境地球物理勘查技术与方法探究 在工业化进程中，经济的发展伴随着地球环境的恶化，成为各个技术领域面临的问题。环境问题的解决一方面靠积极的预防，更要对已经产生的环境污染及危害进行治理，而作为一种环境监测方法，地球物理勘查技术的应用为环境监测与治理提供了技术支持。本文就环境地球物理勘查技术与方法进行探讨，希望会对我国的环境建设起到一定作用。 标签：环境保护地球物理勘查 0前言 科技的不断发展带来各项技术水平的不断提高，在环境治理方面也具备了一定的技术支撑。环境地球物理方法充分的发挥着环境科学与物理技术的两项优势，无论是进行大区域的环境物理变化，还是区域性的环境污染都具备了实用性及实效性的优势，为我国的环境监测以及保护提供科学的技术参考。 1对地下水污染的勘查技术 工业的发展与人类各种生活垃圾的出现，直接影响到了地下水源的质量，地下水污染问题也受到各个学术界的关注。地下水的主要污染源还是工业企业的污水排放以及工业垃圾没有进行进一步处理，其中还包括城市生活中所产生的大量垃圾，对垃圾的填埋直接影响了地下水质。地下水的质量直接与我们的生活用水息息相关，如果地下水一直受到污染，会使我们的生活水平直线下降，所以，对地下水污染的治理与预防是各个领域都在研究的问题。而在对地下水污染进行防治的过程中，首先要了解地下污染源的所在地点、污染的严重程度、地下水的流向以及污染源的分布等因素，才能在治理当中制定相应的方案。 1.1对垃圾填埋场的渗漏检测 大型的垃圾填埋场会对本地区的土质以及水质产生一定的影响，垃圾渗滤液在渗入地下后会使地层中介质的物理性能发生改变。通过对地球物理仪器设备的应用，可以检测出垃圾渗滤液导致的介质变化，进而分析出渗漏的范围以及地下水的污染程度，这种方法方便快捷，不需要进行大量的采样和打钻。 而针对不同的垃圾填埋状况以及工作目的，应该选用不同的工作方法。常用的方法有雷达法、电磁法、放射性法等，可以用来进行污染治理的前后对比当中。而对小范围内的垃圾填埋产生的影响做检测的话，可以采用激发极化法、探地雷达法等。在进行不同物理检测方法选择时，应该根据实地需要选择可行性的对策，具体为使污染体育背景之间具有明显的物性差别，也就是根据仪器的检测数据能够明显的得到相应的结论，使检测结果更科学。 1.2对地下运输管道的检测
????????????????? ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????梯度法电位法充电法激电测深法各类剖面法激发极化法多级测深法偶极测深三级测深法对称四级测深法电测深偶极剖面法复合对称四级剖面法对称四级剖面法联合剖面法电剖面电阻率法充电法电位法天然场法直流电法法）无线电波透视法（阴影变频法（交流激电法）甚低频法（长波法）电磁法低频点测法 天然场法交流电法电法勘探???????????声波法横波法纵波法面波法反射波法 折射波法地震勘探 测量均匀大地的电阻率，原则上可以采用任意形式的电极排列来进行，即在地表任意两点(A 、B)供电，然后在任意两点(M 、N)测量其间的电位差，根据 （5.2.10)式便可求出M 、N 两点的电位. AB 在MN 间产生的电位差由上式解出大地电阻率,大地电阻率的 计算公式为 上式即为在均匀大地的地表采用任意电极装置(或电极排列)测量电阻率的基本公式。 其中K 为电极装置系数。 电法勘探的基本概念 电法勘探是以研究地壳中各种岩石、矿石电学性质之间的差异为基础，利用电场或电磁场（天然或人工）空间和时间分布规律来解决地质构造或寻找有用矿产的)11(2BM AM I U M -=πρ)11(2BN AN I U N -=πρ)1111(2BN BM AN AM I U MN +--=?πρI U K MN ?=ρBN BM AN AM K 11112+--=π
一类地球物理勘探方法，通称为电法。 场源 稳定电流场：点电源电场、两异极性点电源电场、偶极子源电场。 变化电流场：电磁场 装置类型：对称四极、三极、偶极 视电阻率均匀介质电阻率计算公式 实际上大地介质常不满足均匀介质条件，地形往往起伏不平，地下介质也不均匀，各种岩石相互重叠，断层裂隙纵横交错，或者有矿体充填其中，这时由上式得到的电阻率值在一般情况下既不是围岩电阻率，也不是矿体电阻率，我们称之为视电阻率。用ρs 表示 视电阻率与真电阻率在概念上有本质的不同，决定视电阻率值大小的因素有： 1） 不均匀体的电阻率及围岩电阻率； 2） 不均匀地质体的分布状态（形状大小、深浅及产状等）； 3） 供电电极和测量电极间的相互位置； 4） 工作装置和地质体的相对位置 电测深 电测深法是根据岩石和矿石导电性的差异，在地面上不断改变供电电极和测置电极的位置，观测和研究所供直流电场在地下介质中的分布，了解测点电阻率I U K MN ?= ρ
采空区及积水范围探测方法的研究现状及趋势 一、采空区及积水范围探测方法的研究现状 采空区及其积水情况的探测，目前国内外主要是以采矿情况调查、工程钻探、地球物理勘探为主，辅以变形观测、水文试验等。其中，美国等西方发达国家以物探方法为主，而我国目前以钻探为主，物探为辅。在美国，采空区等地下空洞探测技术全面，电法、电磁法、微重力法、地震法等都有很高的水平。其中，高密度电阻率法、高分辨率地震勘探技术尤为突出，且近年来在地震CT技术方面也发展迅速。日本的工程物探技术在国外同行业中处于领先地位，应用最广泛的是地震波法，此外，电法、电磁法及地球物理测井等方法也应用得比较多，特别是日本VIC公司80年代开发研制的“GR-810”型佐藤式全自动地下勘察机，在采空区、岩溶等空洞探测中效果良好，且后续推出的一系列产品都处于国际领先水平。欧洲等国家工程物探技术也较全面，在采空区的探测上，俄罗斯多采用电法、瞬变电磁法、地震反射波法、井间电磁波透射、射气测量技术等，英、法等国家以地质雷达方法应用较好，微重力法、浅层地震法也有使用。 国内近年来在利用地球物理勘探技术查明地下采空区及其积水情况方面作了大量的工作，采空区及其积水情况的探测成了工程地球物理的热点和难点问题，引起了地球物理学者的广泛关注，投入了各种各样的方法和技术，在各种物探方法中,根据其所研究地球物理场的不同,通常可分为以下几大类: ①以地下介质密度差异为基础,研究重力场变化的方法称为重力勘探；②以介质磁性差异为基础,研究地磁场变化规律的方法称为磁法勘探；③以介质电性差异为基础,研究天然或人工电场(或电磁场)的变化规律的方法称为电法勘探(或电磁法勘探)；④以介质弹性差异为基础,研究波场变化规律的方法称为地震勘探；⑤以介质放射性差异为基础,研究辐射场变化特征的方法称为放射性勘探； ⑥以地下热能分布和介质导热性为基础,研究地温场变化的方法称为地热测量等。 1、重力勘探方法 重力勘探方法是利用地下地质体质量亏损或盈余,在地表观测他们引起的重力异常，从而确定地下地质体的分布、大小、边界等。采空区因开采形成质量亏
物探方法简介 一、瞬变电磁法简介 1、瞬变电磁法技术原理 瞬变电磁法（Transient ElectromagneticsMethod, TEM）是以地壳中岩（矿）石的导电性与导磁性差异为主要物质基础，根据电磁感应原理，利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间隙期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场，并研究该场的空间与时间分布规律, 来寻找地下矿产资源或解决其它地质问题的一支时间域电磁法。下图即为瞬变电磁法原理的图解。 2、瞬变电磁法应用领域 瞬变电磁法施工简便、低阻探测能力强、精度高、探测深度大（地面1000m、井下150m），井下、井上均可施工。具有许多传统直流电法不可比拟的优点，可应用于： ◆地下水探测。瞬变电磁法可用于找水、咸淡水区分、地下电性
分层、圈定地下充水溶洞； ◆寻找金属矿床； ◆煤层顶底板富水性探测、巷道迎头超前探、圈定煤层采空（塌陷）区； ◆陡倾角、断层、岩脉等地质构造探测。 二、高密度电法简介 其原理与普通电阻率法相同，不同的是在观测中设置了高密度的观测点，工作装置组合实现了密点距陈列布设电极，是一种阵列勘探方法，现场测量时只需将全部电极（几十至上百根）置于测点上，然后利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采集，增加了空间供电和采样的密度，提高了纵、横向分辨能力和工作效率。 在众多直流电阻率方法中，高密度电阻率法以其工作效率高、反映的地电信息量大、工作成本低、测量简便等突出优势，在物探领域中发挥着越来越重要的作用。主要应用于： ◆寻找地下水、管线探测、岩土工程勘察； ◆煤矿采空区调查，煤矿井下富水性探测； ◆水库大坝的坝体稳定性评价、坝基渗漏勘查、堤坝裂缝检测、建筑地基勘探； ◆涵洞和溶洞位置勘查、岩溶塌陷和地裂缝探测 三、矿井直流电法简介 主要应用于井下，其原理与地面直流电法相似，不同之处为：矿井直流电法属全空间电法勘探、采用本安防爆设备，它以岩石的电性
我对地球物理勘察技术的认识 1 地球物理勘探的实质 地球物理勘探是通过观察和研究各种地球物理场的变化来解决地质问题的一种勘查方法。它是以各种岩石和矿石的密度、磁性、电性、弹性、放射性等物理性质的差异为研究基础用不同的物探方法和物探仪器,探测天然的或人工的地球物理场的变化;通过分析、研究所获得地球物理资料,推断、解释地质构造和矿产分布情况。 2 地球物理勘探工作内容 利用相适应的仪器测量、接收工作区域的各种物理信息,应用有效的处理从中提取出需要的信息,并根据岩(矿)体或构造和围岩的物性差异,结合地质条件进行分析,做出地质解释,推断探测对象在地下赋存的位置、大小范围和产状,以及反映相应物性特征的物理量等,作出相应的解释推断的图件。地球物理勘探是地质调查和地学研究不可缺少的一种手段和方法。 3 地球物理勘探的方法 随着现代科学技术的蓬勃发展,根据其所研究地球物理场的不同,物探方法通常可分为以下几大类:(1)以介质弹性差异为基础,研究波场变化规律的地震勘探和声波探测;(2)以介质电性差异为基础,研究天然或人工电场(或电磁场)的变化规律的电法勘探;(3)以介质密度差异为基础,研究重力场变化规律的重力勘探;(4)以介质磁性差异为基础,研究地磁场变化规律的磁法勘探;(5)以介质中放射性元素种类及含量差异为基础,研究幅射场变化特征的核地球物理勘探;(6)以地下热能分布和介质导热性为基础,研究地温场变化的地热勘探等。 地震勘探是近代发展最快的物探方法之一。它的原理是利用人工激发的地震波在弹性不同的地层内的传播规律来勘探地下的地质情况。在地面某处激发的地震
波在向地下传播时,遇到不同弹性地层就会产生反射波或折射波返回地面,用专门得仪器可以记录这些波,分析所得记录的特点,如波的传播时间、振动形状等,通过专门的计算或一起处理,能较准确的确定这些界面的深度和形态,判断地层的岩性,是勘探含油气构造,甚至是直接找油的主要物探方法,也可以用于勘探煤田,盐岩矿床,个别的层状金属矿床以及解决水文地质、工程地质等问题。 电法勘探是根据岩石和矿石电学性质(如电性、电化学活动性、电磁感应特性和电性差异)来找矿和研究地质构造的一种地球物理勘探方法。它是通过观测人工的、天然的电场或交变的电磁场,分析、解释这些场的特点规律达到找矿勘探的目的。电法勘探分为两大类,直流电法,包括电阻率法、充电法、自然电场法、直流激发极化法等;交流电法,包括交流激发极化法、电磁法、大地电磁场法、无线电波透视法和微波法。 重力勘探是利用组成地壳的各种岩体、矿体间的密度差异所引起的地表重力加速度值得变化而进行地球物理勘探的一种方法。以牛顿万有引力为基础。只要勘探地质体与周围岩体有一定的密度差异,就可以用精密的重力测量仪器找出重力异常,然后结合当地的地质和其他物探资料,对重力异常进行定性解释和定量解释,便可以推断覆盖层以下密度不同的矿体与岩层的埋藏情况,进而找出隐状矿体存在的位置和地质构造情况。 磁法勘探是常用的地球物理勘探方法之一,自然界的岩石和矿石具有不同的磁性,可以 产生各不相同的磁场,它使地球磁场在局部地区发生变化,出现磁异常。利用仪器发现和研究这些磁异常,进而寻找磁性矿体和研究地质构造的方法称为磁法勘探,她包括地面、航空、海洋磁法勘探及井中磁法勘探等。磁法勘探主要用来寻找和勘探有关矿产;进行地质填图;研究与尤其油漆有关的地质构造及大地都造等。我国建国以来大多数铁矿区、多金属矿区及油气田等都进行了大量的磁法勘探。效果显著。
第38卷第8期 煤炭科学技术 Vol 138 No 18 2010年 8月 Coal Science and Technol ogy Aug . 2010 地质与测量 采空区矿井瞬变电磁法探测技术 占文锋,王 强,牛学超 (北京工业职业技术学院建筑工程系,北京100042) 摘 要:为了查明木城涧煤矿采空区范围及其富水性特征,运用矿井瞬变电磁法对采空区进行探测,探测过程中采集了2组感应磁场强度数据。通过对采集到的数据进行分析和处理,基本上查明了采空区的范围和富水情况。结果表明:采空区内富水性较强,局部地区由于顶板垮落作用,富水性减弱,因而视电阻率呈现不均匀变化。建议在采空区周围留设合适的防水煤柱,以保障周围工作面的安全回采。 关键词:木城涧煤矿;瞬变电磁法;采空区;富水性探测中图分类号:T D745121 文献标志码:A 文章编号:0253-2336(2010)08-0115-03 Tran si en t Electromagneti c Explora ti on Technology to M i n i n g Goaf ZHAN W en 2feng,WANG Q iang,N I U Xue 2chao (D epart m ent of A rchitectural Engineering,B eijing Polytechnic College,B eijing 100042,China ) Abstract:Due t o the water accu mulated in the goaf ofM uchengjian M ine,W est Beijing,a potential danger would be br ought t o the m ine safety .I n order t o detect the goaf scope and watery features,the m ine transient electr omagnetic method was app lied t o the detecti on of the goaf and the t w o gr oup induced magnetic field strength data were collected during the detecti on p r ocess .W ith the analysis and p r ocessing the data collected,the goaf scope and watery conditi ons were basically verified .The results showed that there was high watery in the goaf and in s ome l ocal area of the goaf due t o the r oof collap se,the watery would be reduced .Thus the visual resistivity was inho mogeneously varied .The paper p r oposed that rati onal coal p illars f or water p r oof should be left ar ound the goaf in order t o p r otect the safety m ining of the adjacent coal m ining faces . Key words:Muchengjian M ine;transient electr omagnetic method;goaf;watery detecti on 基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目 (2006CB202208) 1 区域地质背景 北京西山地区位于华北地台燕山台褶带,中生代地壳运动活跃,构造形迹复杂,给该地区煤矿生产增加了难度 [1] 。同时,由于小窑和采空区积水, 给煤矿生产带来安全隐患。矿井瞬变电磁法是近几年来发展起来的在井下巷道内探查其周围空间不同位置、不同形态含水构造的矿井物探方法,有许多其他方法不能比拟的优点,凭借其井下探测的诸多优点,可以有效地探测巷道周围100m 范围内的含富水性情况,已成为煤矿水害探测的最佳选择 [2-3] 。因此,运用矿井瞬变电磁法对采空区进行 富水性探测,可以查明采空区富水带位置。 北京西山地处燕山褶皱带西南段与太行山构造 带东北端阜平隆起交汇处,中生代以来不同地球动力学系统的先后叠加作用,造就了区内多期构造的运动图像,煤系构造变形较为复杂。中生代岩浆活动强烈,晚古生代和中生代煤系除斋堂地区有少量贫煤、瘦煤外,全区均为无烟煤,使其具有较为独特的煤层变形-变质面貌。京西煤田主体构造为北东向至近东西向的复式向斜,以及与褶皱轴向平行的走向断层。由于北北东向和近东西向区域构造线叠加,褶皱多呈短轴状,向斜开阔而背斜紧闭,多伴生逆冲断层。木城涧煤矿位于京西庙安岭—髫髻山向斜南西段东南翼,该向斜总体呈北东向展布,轴迹呈反“S ”形。木城涧煤矿构造形态与向斜南翼基本特征相吻合,构造线大致与地层走向一致,沿NEE 方向平行展布,呈弧形凸出。区内褶皱、断层均发育,以褶皱为主、断层为辅 [4-5] 。 5 11
煤矿采空区综合探测方法研究 摘要:地方小煤窑的越界越层开采,以及古空区、老空区的遍布,一直是影响国家大型煤矿企业井下安全开采的首要问题。成庄矿井田内及周边分布有十几个地方小煤窑,为了彻底查清小煤窑的开采和越界范围,排除其不利影响,做到超前防范,综合防治,自成庄矿投产以来,我们综合利用井下实测、地面物探(瞬变电磁法、高分辨浅层地震反射波法)、井下钻探(水平长距离钻孔和多倾角短距离钻孔)等多种地质测量探测手段,对井田范围内及其周边的采空区进行探查,摸索出了一套小煤窑采空区、古(老)空区探测的方法和经验,对今后的小煤窑综合防治工作有指导意义,也可供其它国家大型煤矿企业借鉴。 关键词:小煤窑采空区物探综合探测 1 前言 在国家大中型煤矿企业井田内及其周边,常分布有一些地方小煤窑,有的越界越层开采,有的超范围开采,也有的采空区为古空区和老空区,属于历史上采煤造成。这些采空区内,常积聚有大量积水和瓦斯等有毒有害气体,当采掘工作面接触和接近这些区域前,为消除安全隐患,必须采取超前探放的措施,探明采空区的范围、积水量和气体赋存状况。即“有颖必探,先探后掘”。 现代地球物理勘探技术发展相当迅速,通过比较勘查目标层和周围围岩的物性、电性差异,根据参数选择合适的物探方法,对地质构造及采空区进行探测,可以达到事半功倍的效果。瞬变电磁法是近年来发展起来的勘查煤田、地下水、采空区等地质构造的有效电测深方法。高分辨浅层地震反射波法是石油、煤田和其它成层矿床勘探的必要手段,也可以作为探测小煤窑破坏区的一种检验和补充技术。 2 井下实地测量 长期以来,由于地方利益趋动和地方保护主义存在,对地方小煤窑的观测资料一直处于表面。随着国家煤矿安全监察系统的健全和人员,煤矿安全生产临察部门的设立,加大了对地方小煤窑生产经营的监察力度,积极有效地保护了国家资源和国家利益。由安全临察部门牵头,经常对国家煤矿企业周边的小煤窑采掘进度和范围进行实测,给国有企业提供了第一手珍贵资料。 井下现场采用经纬仪或其它测量仪器进行实地测量,是最有效的调查办法。但实际工作过程中,常出现地方煤矿不积极配合,采取投机手段或障眼法,阻碍正常测量和调查,加上小煤窑安全设施差,安全系数小,许多巷道质量不高,易引发安
(1)高精度地面磁法测量 可用于找矿评价的各阶段，圈定磁性体的空间范围，研究成矿条件、赋矿构造；对找寻铁矿床、岩浆硫化物铜镍矿床、夕卡岩型铁铜矿床效果较好。在探矿权区开展1：1万磁法普查，采用100米×20米测网，如仪器设备许可情况下（如使用G858铯光泵磁力仪），部分地段可采用连续测量方式观测。 质量要求：质量检查工作量：3%～5%；总精度≤3nT；异常区相对均方误差小于3%。 磁异常的处理解释：进行化极、延拓、求导、分离区域异常和局部异常，进行二维反演，局部异常区应进行三维反演。 (2）高精度重力测量 在矿床（田）范围，进行靶区的普查详查时，采用规则测网或自由网，可根据探测地质体的性质、规模，来选择测网网度，线距50～200米，点距20～40米，平面定位精度小于1米，高程定位精度小于10厘米，进行布格改正、地形改正、正常场改正、固体潮改正等各项改正，获取布格重力异常，布格重力异常精度ΔgB ≤±50×10-8m〃s-2。 进行延拓、求导、分离区域异常和局部异常，进行二维反演，局部异常区应进行三维反演。旨在发现异常，了解矿区各种地质体的密度结构特征，研究成矿条件配臵，提取深部含矿信息。 (3）大功率激发极化中梯测量 方法成熟有效，相对快速；可开展1：1万激电扫面，发现和圈定极化体的规模和分布范围，确定进一步工作范围找矿有利地段；大致进行找矿靶区异常体的定位。 采用中梯装臵，进行面积性勘查和剖面性测量，AB≥2000m， MN＝20～50m；观测中部三分之二AB范围，旁侧小于1/6 AB范围，尽量减小接地电阻；处理好供电电极，保证供电电流大于5安培。质检工作量占3%～5%；均方相对误差：Ms≤±10%，ρs≤±5%。 (4）高密度相位激电测深 主要开展剖面性测量，适用于找矿有利地段异常地质体的空间定位，确定中浅部地质体的产状和向下延深状况。
采空区施工专项安全技术措施示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
采空区施工专项安全技术措施示范文本使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 第一节编制说明及依据 一、编制说明 神东矿区活鸡兔井（一期）生态环境综合治理工程 （二区）剥挖工程一标段开采范围内存在有大量采空区。 为了保证采剥安全，并保障员工在生产作业过程中的人身 安全，结合采空区实际情况及近期采空区作业现状，特制 定本标段采空区安全专项治理方案。 二、编制依据 1、项目设计方案及施工设计图纸； 2、《煤矿安全规程》及其它相关依据性文件，现行的 法律法规、规范等； 3、《中华人民共和国矿山生产法》（1992年5月7
日）； 4、《中华人民共和国矿山生产法实施条例》（1996年10月11日）； 5、《煤炭工业露天矿设计规范》（GB20197-2005）； 6、《中华人民共和国煤炭法》（1996年8月29日）； 7、、《中华人民共和国劳动法》（1994年7月第八界全国人大常委会第八次会议通过）； 8、、《中华人民共和国职业病防治法》(20xx年10月27日第九届全国人大常委会第二十会议通过); 9、神木县政府有关文件及建设单位相关文件； 第二节采空区管理组织机构及职责 为采空区施工、治理安全，确保施工质量、工期，我公司项目部特成立了采空区作业安全管理机构。
采空区密闭墙周巡回检查分析制度 为加强我矿煤炭生产采空区探测及管理，防止采空区各类事 故的发生，保障职工生命安全，根据《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》、《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》（国发〔2010〕23号）特制定本制度。 一、矿井采空区，包括各类采矿活动在井田范围内形成的采空区域、采空巷道及周边煤矿老空等。矿井主要负责人是本单位采空区管理工作的第一责任人；总工程师（技术负责人）是采空区探测及技术管理的主要责任人；其他负责人对本职范围内的相应工作负责。 二、矿井必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则，优先在地面进行采空区探查与治理，注重井下探测与治理工程，通过井上下物探、化探与钻探等立体综合探查，根治采空区安全隐患，确保安全生产。我矿应对井田内及周边的生产矿井和废弃老窑情况进行详细的调查，建立矿井资料交换制度，及时填写采空区、老窑调查情况台帐及相关图纸。矿地测部门要积极与地方主管部门协调沟通，建立与相邻矿井资料交换制度，定期交换与矿界相关的采掘生产进度信息。对于能够准确判定空间形态、积水范围、积水量等资料清楚的采空区，在该区域掘进时，必须按照“有疑必探”的原则进行作业；对于无法准确判定的，在该区域掘进时，必须按照“有掘必探”的原则进行钻探验证。根据采空区地面探测结果，对存在采空区大面积积水、积气和自燃的，必须制定井上下采空区综合治理方案。同时
应明确井上下积水、积气和自燃治理的重点工程，按计划分阶段组织检查。矿井严格执行正常巡查制度，应当有专业人员分工观测井上积水情况、洪水情况、井下涌水量等有关水文变化情况，以及矿区附近地面有无裂缝、老窑陷落和岩溶塌陷等现象，及时向矿调度室及有关负责人报告。 三、建立井上下观测系统，做好老空水害隐患排查、水情水害监测及预测预报工作，每周进行水害分析，每月进行一次隐患排查。存在老空水害时要进行水害分析评估，制定水害防治方案、设计及安全制度。 四、矿井要严格组织实施采空区探测方案，在未探明采空区的情 况下不得强行组织生产。工作面掘进、回采时既要预防、探测同层采空区的老空水及有害气体，又要预防临近煤层采空区的老空水及有害气体。对存在采空区积水情况不明的，必须坚持“有掘必探”，采用物探和钻探相结合的方法查明采空区空间特征及积水情况。在工作面回采前，必须坚持“先治后采”，待工作面附近采空区水害、有害气体等隐患排除后方可进行回采。探放水必须有专项设计、使用专用探放水钻机，由专职队伍施工，并采取防止瓦斯和其他有害气体危害等安全制度。 五、探放水设计包括下列内容： ㈠采空区资料的可靠程度、水文地质条件、采空区分布特征、探放水巷道施工情况、预计积水范围、积水水压、积水水量等； ㈡超前距离，钻孔组数、个数，各钻孔方位、角度、深度，套管长度，钻孔施工技术要求等；