煤矿采空区探测方法探究

到地 表 土壤 内， 例 如 接 力传 递 作用 、 对 流 作 用、 团 族 迁移 作用 、 扩 散 作 用等 等 。 可 见， 在 煤 矿采空 区的上部 、 铀 镭 富 集 地 区 以 及 地 质 构 造 破 裂 带 上 部 等 位 置可 能 出 现 氡 富 集 现象， 同时在 这 些 地 区的 附 近 ， 氡 的 含 量 将 会 降 低 。 所以， 依 据 氡 的 高 低 异 常情 况 ， 能 够 探 查 采空 区 、 铀矿体、 陷落 柱 、 构 造 的 破 裂 带以 及 地下 水资 源 等 等。 通常 情 况下 氡 气 的 测 量 又被 叫 做 射 气 测 量 ， 是 通 过 射 气 仪测 对 土壤 内放 射 气体 的 含 量高 低 进 行测 定， 之 后再 依 据 不 同位 置 测 定 到 的 放 射 性 气体 浓 度 的 分 布 状 况 ， 来 处 理 所 遇 到 的 地 质问 题 测量 办 法 ， 并 寻 找铀 矿０ 瞬 时 测 量 与 累 积 测 量 时 氡 气 测 量 办 法 中的 两 种 。 所 谓 的 瞬 时 氡 气 测 量 就 是 指 在 现 场 中测 量 打 孔 油 气 ， 该 方法 不 存 在 探 测 器污 染 ， 也 没有 来 自钍 气 的 阻碍 与干 扰 ， 具
文章编 号： １ ６ ７ ４ － ０ ９ ８ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） ４ （ ｂ ） － Ｏ ０ ８ ９ － ０ １
我 国是 煤 炭 大 国， 开 采 出 很 多的 煤炭 资 源， 而 在 煤 矿 山开 采 的 过 程 中， 同 时也 出 现 了很 多的 采 空 区 ， 由于 未 对采 空 区 进 行及 时 的处理， 而 出 现 采 空 区地 面 的 塌 陷 ， 或 者 是 出现地 面开裂的现 象， 存 在 很 多 的 安 全 隐 患， 为 人们 的 生 命 安 全 、 煤 矿 山的 安 全 生 产 以及企 业的经济效 益带来一定 的威胁。 要 对 这 些 采 空 区进 行 有 效 的 整治 ， 就 必 须 对 其位置、 稳 定性 以及 边 界 等进 行 调 查研 究 。 目前 对 于煤 矿 区 采 空 区 的 探 测 方 法 比 较 常

一
２ ． 采 空 区 地球 物理 特 征
２ ． １ 地震勘探 的波组特征
地层的 电性差异 ． 可以寻找这种煤层采 空区。 对 于充水采空 区， 由于地 下水 的流动性及电离作用 ． 电阻率将 呈现相 对低阻的特征 分析对 比 电阻率参数 ． 及 区内地层 的电性差异 ． 寻找低 阻异常 区可 以寻找含水 采空区的分布和划 分含水 范围 ２ － ３ 放 射性特征 当地下煤 层被采 出后其 上覆岩层会破碎 、 断裂 ． 形 成一定规模 的 裂隙带 ． 破坏 了岩 体 中原有 的天然 应力状态 ． 引起应力 重新分 布 ． 在
变子体 释放 的特定 能量 ＾ ｙ 谱 线 的计 数 ， 获取 该点 的氡值 信息 ， 这 样 反射 。 钍射气 因素等造成 的干扰 。因此 ， 通 ｆ ２ １ 采￣ ＿ Ｅ －维地震水平切片判识。 － 三维地震水平切 片是 圈定采空 能够最大 限度 的消除气象 因素 、 实 际是测 量 区范围的另一种简单有效 的方法 。但其前提条件为 ： 煤 田三维地震资 过这种静态累积的能谱测量方式 可以获得氡浓度的信息（ 氡衰变所释放 的 射 线的强度） ， 达到 圈定采 空（ 破坏） 区位置和 范围的 料在野外采集 过程 中无较 大的“ 变观 ” ： 资料处理 中严格按照 “ 高信噪 比、 高分辨率 、 高保真度” 原则进行 。 当煤层沉积相对稳定 、 煤层底板起 目的 。 ３ ． 结 论 伏形 态局部变化相对平缓时 ，煤层反射波在水平切 片中色 彩稳 定 ， 无 根据不 同 目的层埋深 ， 结合三维地震 、 瞬变电磁 、 活性炭测氡勘探 颜 色突变现象出现 ： 反之 ． 当遇到采空区等地质异常体 时 ， 煤层 反射波 方法特点 ． 选择不 同方 法组合进行勘 探 ． 能够较好地解 决了煤层采空 在水 平切片中色彩将会出现颜色突变现象。 ｆ ３ １ 采空 区地震属性判识标志 。地震属性是对地震数据 的几何 学 、 破坏 问题 经过长时 间生 产实践发 现 目前瞬变 电磁处理软 件对规模 对 电磁环境 较差 、 高压 线 运 动学 、 动力学和 统计学特征 的量度 ， 地震 属性分析技 术是贯穿于应 较小 的采空 区处 理 出来 的结果并 不理 想 ． 用研究 、 算法研究 和综 合软件系统 的一种用来提 取、 存储 、 显示 、 分析 、 和人文设 施等 电磁 噪声较 大 的区域勘探 效果不佳 。由于我 国现代 化 矿 业开 采 比较发 达 ． 使 得瞬 变 电磁 勘探 区往 往存在 强 证实 和评 价地震 属性的技术 地震属性 的应用包括 ：由时间得到的属 进程 比与围岩相 比． 采空 区的电阻率为无穷大 但是 随着 时间的推移 ， 上覆岩层就会在地球重力 的作用下逐渐断裂 、 塌陷 ． 地下水就会 侵入 ． 采空 区的电阻率 随着发 生变化 ． 会 出现相 对高阻或 低阻异常区 。对于未充水采空区将呈现相 对高阻特征 ． 通过对 比区内

第32卷第3期物　探　与　化　探Vol.32,No.3 2008年6月GE OPHYSI CAL&GE OCHE M I CAL EXP LORATI O N Jun.,2008　三种探测煤层采空区的方法王立会,潘冬明,张兴岩(中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州　221008)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。

关键词:采空区;井间地震;探地雷达;浅层地震中图分类号:P631.4 文献标识码:A 文章编号:1000-8918(2008)03-0291-04 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。

采空区地球物理勘探技术方法摘要：随着科技水平的不断提升，工业生产技术也得到了大力的发展，我国在煤炭勘探技术方面也取得了很大的突破。

采矿企业在对资源进行开发利用的同时，忽视了对于环境的保护使得矿区进行出现了一系列问题，其中最大的问题则是采空区的回填和处理。

如果采空区没有得到有效的处理，则会给矿区带来很大的不利影响，甚至还会造成财产损失和安全事故。

本文将对地球物理勘探技术对采空区的探测工作展开分析，推进采矿行业的稳定健康发展。

关键词：采空区；地球物理；探测在工业快速发展的时代下，社会对各种资源的需求量也在不断增大，煤矿作为主要的能源需求量在不断增加。

但是高强度的开采，也带来了一些不良影响，特别是一些私人煤矿的开采，开采过程不规范，并且后期处理工作不当，给周边居民带来诸多安全隐患。

由此可见，对于采空区的探测是一项十分必要的工作，为采矿企业的安全生产提供保障。

1.采空区的形成采空区的形成主要是由于地下矿层被开采后，会出现一个比较空旷的区域，这个区域则被称为采空区。

采空区的出现使得原来地层的受力情况出现了变化，打破了一直稳定的地质平衡，上层岩层没有了下层岩层的支撑，很容易发生塌落现象。

采空区在发生塌陷之后，可以将其用油气层的沉降标准分为三个带，首先是垮落带，煤层采空区上部出现塌落现象的岩层；断裂带，冒落带上方的岩体由于弯曲变形过大，因此在采空区上方产生了很大的拉应力，两侧的岩层也就受到了较大剪应力的作用，在力的作用之下产生了大量的裂缝，岩石没有了整体性；弯曲带，由于裂隙的产生，会使得岩层的受力出现不均衡，在自重应力之下在加上裂隙的不规则很容易产生弯曲变形。

采空区的塌陷会给周围的地质环境带来很大的不利影响，破坏了采矿区的地质稳定性。

2.相关背景随着重工业的不断发展，各种资源的市场需求也在不断扩大，各种类型的矿山产业也得到了深度开发。

经过时间的积累，长期的高强度采矿和各种大小型私人煤矿的滥采乱挖，采空区也就不断地产生。

最新矿山采空区调查及探测研究-精品随着人类对矿产资源需求的增加，矿山采掘活动愈发频繁，使得大量的矿山采空区形成。

然而，这些矿山采空区对环境造成了重大的负面影响，包括地质灾害频发、土壤贫瘠、水源污染等。

因此，矿山采空区的调查及探测研究显得至关重要。

矿山采空区调查及探测研究主要是通过采集大量的野外地质调查资料，并结合现代科学技术手段，对矿山采空区进行深入研究。

这些科学技术手段包括：遥感技术、地下勘探技术、地球物理勘探技术等。

这些手段可以帮助科学家们详细了解矿山采空区的地质构造、地下水位及分布、地质灾害发生的可能性等重要信息。

首先，遥感技术是矿山采空区调查及探测研究中不可缺少的一环。

遥感技术可以通过对航空或卫星的图像进行处理，获取矿山采空区的详细信息。

比如，矿山采空区的总体范围、深度以及周边环境的变化等。

此外，遥感技术还可以帮助科学家们检测和监测矿山采空区的地下水位和地下水运动方向等。

其次，地下勘探技术也是矿山采空区调查及探测研究中常用的一项技术。

通过地下勘探技术，科学家们可以了解矿山采空区下方的地下地质构造，以及可能存在的隐患和风险等。

地下勘探技术可以采用地下雷达、地震勘探等方式，通过检测不同地质层的物理性质差异，获得矿山采空区下方的地质信息。

此外，地球物理勘探技术也被广泛应用于矿山采空区的调查及探测研究中。

地球物理勘探技术主要是通过测量地面上的地电阻、重力、地磁等数据，分析和解释地下的地质构造和特征。

这些数据可以帮助科学家们确定矿山采空区的具体范围、形态以及存在的地质灾害的可能性等。

总之，矿山采空区调查及探测研究是一项非常重要的工作，它可以帮助人们了解矿山采空区的地质构造、地下水位及分布、地质灾害发生的可能性等，为保护环境和可持续发展提供科学依据和技术支持。

近年来，随着科学技术的进步，矿山采空区调查及探测研究也有了长足的发展，取得了很多重要的成果。

相信在不久的将来，矿山采空区调查及探测研究会进一步发展，为矿山采掘活动的可持续发展做出更大的贡献。

采空区探测的基本方法和初步工作方案1. 采空区物探方法探测的可行性1.1 电性地质条件在煤系地层中, 当煤层被开采以后,在地下岩层中形成一定的空区, 同时采空区上方岩层在重力作用下发生一定的塌陷, 造成煤层上覆岩体失去原有平衡状态而发生一定程度岩移, 破坏了岩石的完整性、连续性, 致使岩层破碎和出现大量的空隙和裂隙, 电阻率在这些区域中其值也发生变化, 使得原电阻率层状形态受到了破坏, 呈不连续、杂乱现象。

一般松动、裂隙、坍塌、采空区为高阻反映, 而当采空区域含水或其它含水充填物时易形成低阻异常。

总之煤层采空区与其周边岩层存在明显的电性差异, 具备投入瞬变电磁法、高密度电法进行勘探的地球物理特征。

1.2 氡气测量条件不同的岩石含有不同的放射性元素和非放射性元素, 放射性元素在衰变时, 会产生一种惰性气体——氡气。

在裂隙, 构造发育的地区, 岩石破碎、断裂密布及岩石坍塌等地段, 特别利于氡气的释放和运移, 易于形成氡气异常。

测量氡气异常的分布, 能为研究浮土覆盖地区的构造、断裂带等工作提供重要的信息。

对于地下存在采空区时, 会使其上部岩层结构发生变化, 如岩石出现裂缝或破碎等。

这就为氡气的运移与集聚提供了有利的条件, 从而形成氡异常, 这便是利用氡气测量来解决地下采空区存在与否的地球物理前提。

2. 采空区探测物探方法的原理介绍2.1 瞬变电磁测量原理瞬变电磁探测是地球物理探测的主要手段之一, 经过向地下发射电磁波激励地下目标, 接收其产生的二次场, 确定被测目标的物理参数。

瞬变电磁测量是利用不接地线圈（或称回线）向地下发射一次瞬变磁场一般是在发射线圈上供一个电流方波, 可在地下产生稳定的磁场分布, 当电流方波关断后, 地球介质将产生涡流, 其大小取决于地球介质的导电程度。

该涡流不能立即消失, 它将有一个过渡过程, 过渡过程产生的磁场向地表传播, 在地表接收线圈把磁场的变化转化为感应电压的变化。

瞬变电磁法的测深原理又以” 烟圈”效应形象地加以阐明, 地表接收的二次电磁场是地下感应涡流产生的, 其涡流以等效电流环向下并向外扩散, 形如”烟圈”。

采空区探测的基本方法和初步工作方案1.采空区物探方法探测的可行性1.1电性地质条件在煤系地层中，当煤层被开采以后,在地下岩层中形成一定的空区,同时采空区上方岩层在重力作用下发生一定的塌陷 ,造成煤层上覆岩体失去原有平衡状态而发生一定程度岩移,破坏了岩石的完整性、连续性,致使岩层破碎和出现大量的空隙和裂隙，电阻率在这些区域中其值也发生变化，使得原电阻率层状形态受到了破坏，呈不连续、杂乱现象。

一般松动、裂隙、坍塌、采空区为高阻反映，而当采空区域含水或其他含水充填物时易形成低阻异常。

总之煤层采空区与其周边岩层存在明显的电性差异，具备投入瞬变电磁法、高密度电法进行勘探的地球物理特征。

1.2氡气测量条件不同的岩石含有不同的放射性元素和非放射性元素，放射性元素在衰变时，会产生一种惰性气体——氡气。

在裂隙，构造发育的地区，岩石破碎、断裂密布及岩石坍塌等地段，特别利于氡气的释放和运移，易于形成氡气异常。

测量氡气异常的分布，能为研究浮土覆盖地区的构造、断裂带等工作提供重要的信息。

对于地下存在采空区时，会使其上部岩层结构发生变化，如岩石出现裂缝或破碎等。

这就为氡气的运移与集聚提供了有利的条件，从而形成氡异常，这便是利用氡气测量来解决地下采空区存在与否的地球物理前提。

2.采空区探测物探方法的原理介绍2.1瞬变电磁测量原理瞬变电磁探测是地球物理探测的主要手段之一，通过向地下发射电磁波激励地下目标，接收其产生的二次场，确定被测目标的物理参数。

瞬变电磁测量是利用不接地线圈 (或称回线 )向地下发射一次瞬变磁场, 通常是在发射线圈上供一个电流方波 ,可在地下产生稳定的磁场分布, 当电流方波关断后, 地球介质将产生涡流, 其大小取决于地球介质的导电程度。

该涡流不能立即消失, 它将有一个过渡过程, 过渡过程产生的磁场向地表传播, 在地表接收线圈把磁场的变化转化为感应电压的变化。

瞬变电磁法的测深原理又以“烟圈”效应形象地加以阐明，地表接收的二次电磁场是地下感应涡流产生的，其涡流以等效电流环向下并向外扩散，形如“烟圈”。

金 正 泰 露 天 煤 矿 采空 区 探 测 及 预 处 理 技 术 研究
周 志友（ 枣矿集 团 金 正泰煤 炭有限责任公 司， 内蒙古 鄂尔多斯 ０ １ ０ ３ ０ ０ ） 摘 要： 金正泰 露天煤矿是在原地方煤矿改建而来 ， 老矿采空 区的不明确 为现在 煤层的 开采带来威 胁。文 中列举 了采空 区探测 的必 要性 ， 并提供计算 出采空区上部作业区厚度为 ２ ４ ｍ， 同时将 勘查区域划 定成重 点及一般 勘查 区域 ， 并提供采 空区预 处理 措施 ， 保 障 ６号煤层 安全生产。 关键 词 ： 采空区 ； 勘查 ； 上部作业厚度
（ １ ） 重点区域 ： ①按煤层底板等高线及资 源／ 储量 估算图所绘采空区位置 ， 向外推 １ ０ ０ ｍ作为重点区域 ； ②在一般区域物探中发现老巷 采空区地段也为重 点区 域 。详见 附 图 ： 《 采 空 区勘 查重 点范 围平 面 图》 。 （ ２ ） 一般 区域 ： 除 了重 点 区域 以 外 ， 下 部 有 煤 层 的 区域均为一般区域 。
中图分 类号 ： Ｆ ４ ０ ６ ． ３ ； Ｔ Ｄ ８ ２ ４
１采空 区探 测必 要性
文 献标 志码 ： Ｂ
文章 编号 ： １ ０ ０ ８—０ １ ５ ５ （ ２ ０ １ ５ ） ｌ ｌ 一０ １ ７ ０— ０ ２
确定。
金 正 泰露 天煤 矿是在 原永 胜 及 创 新井 矿 开 采 基 础 上改建 露 天矿 的 ， 其 老 井 的 采 空 区 必 然 影 响 到 露 天 开 采 。６号 煤 层 有 较 多 的 采 空 区 ， 而 首采 区 主 采 ６号煤
依 据《 采 矿 工程 设 计手册 》 软 岩 时 计 算 冒落 高度 的 公式为：
Ｈ ＝ １Βιβλιοθήκη ０ 丽 ０ Ｅｍ ± １ ５

煤矿采空区勘察与治理技术
摘要
煤矿采空区是在煤矿开采所产生的空洞，随着开采的深入，采空区及
其周边地区的稳定性存在着严重威胁，无论是环境破坏还是人员伤亡。

因此，煤矿采空区的勘察与治理技术以及危险因素防控技术都显得尤为重要。

本文首先介绍采空区勘察的基本原理与方法，其次介绍采空区治理技术，
着重强调采空区实施“三面筑垒”技术。

最后，着重讨论危险因素防控技术，包括采空区水位防控、矿井瓦斯抽放工程等技术。

关键词煤矿采空区；勘察；治理；危险因素
1.绪论
煤矿采空区是在煤矿开采所产生的空洞，按煤矿采空区的定义，采空
区是指在块状煤层采煤和抽空过程中，产生的一定形状尺寸的空洞，它可
能会在后期退煤或工程易地垮塌，对煤矿安全管理造成重要的影响。

采空
区的存在可能对采煤开发区域的空间利用、环境破坏、人员伤亡等方面造
成重大的危害，因此，对煤矿采空区进行勘察与治理、加固防护等工作是
煤矿安全生产的重要保障，也是我们把煤矿建设成一支战斗力的重要保障
措施。

采空区勘察与治理的研究具有重要的现实意义。

2.采空区勘察原理及方法。

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。

采空区探测方案在煤矿开采过程中，产生了大量的采空区，这些采空区对矿井的安全以及后续的地质环境造成了潜在的威胁。

为了及时准确地获取采空区的信息，制定有效的采空区探测方案至关重要。

本文将介绍一种基于遥感技术的采空区探测方案。

1. 采空区探测方案的背景煤矿开采结束后，地下洞室会形成采空区。

采空区的发生将导致地表塌陷、地下水位变化等问题。

因此，及时准确地获取采空区的空间分布、形态特征以及稳定性成为了煤矿地质调查和矿山安全管理的重要内容。

2. 遥感技术在采空区探测中的应用遥感技术通过获取卫星、飞机或无人机的遥感影像，利用光谱、空间、时间信息来探测煤矿采空区。

遥感技术具有高时效性、高空间分辨率和全天候观测的优势，因此成为了采空区探测的重要手段。

3. 采空区探测方案的步骤3.1 遥感数据获取首先，需要获取高分辨率的遥感影像数据，可以通过卫星、飞机或无人机获取。

遥感影像的分辨率越高，能够获取的采空区信息越精细。

3.2 影像预处理对获取到的遥感影像进行预处理，包括大气校正、辐射校正和几何校正等。

这些预处理步骤可以提高遥感影像的质量，提供更可靠的数据基础。

3.3 采空区提取利用遥感影像进行采空区提取，可以采用目标提取算法，通过识别和分析煤矿采空区的特征来实现自动化的采空区提取。

常用的算法包括基于阈值分割、形态学处理和区域生长等。

3.4 采空区监测采空区的探测不仅仅是一次性的工作，还需要进行长期的监测。

通过定期获取遥感影像，对采空区进行动态监测和更新，以获得采空区的演变信息。

4. 采空区探测方案的意义与价值通过采用遥感技术的采空区探测方案，可以实现对煤矿采空区的快速探测和监测，提高矿山安全管理水平，减少地质环境风险。

同时，该方案也具备一定的经济价值，能够为相关部门和企业提供决策支持和技术服务。

总结：本文介绍了一种基于遥感技术的采空区探测方案。

通过遥感影像的获取、预处理和采空区提取等步骤，该方案能够实现对煤矿采空区的准确探测和长期监测。

采用三维地震勘探手段查明采空区
昊兴塬煤业有限公司是山西煤炭运销集团蒲县昊兴塬有限公司
作为兼并重组整合的主体，对山西蒲县乔家湾刘家山煤矿有限公司，山西蒲县昊润煤矿有限公司和山西蒲县菩萨洼煤业有限公司进行整
合成立的煤业有限公司。

兼并重组整合之后，矿井井田范围得到了扩大，矿井总储量增加，为扩大矿井生产规模奠定了基础。

经过调查了解，参与兼并重组整合三个矿井，除原来刘家山煤矿有限公司提供的采掘工程图资料可靠准确外，昊润煤矿有限公司和菩萨洼煤业有限公司所提供的采掘工程图资料可靠程度明显偏低，分析这两个矿井可能有些采空范围没有真实的反映到图纸上，因此，查明这些采空区的范围对于保证昊兴塬煤业有限公司搞好矿井防治水及
安全生产至关重要。

查明采空区和老窑范围，可以采用超前探放水方法，但是必然对于矿井生产造成一些影响。

目前有些煤矿采用地面瞬变电磁进行勘探，能够部分的解决问题，但是这种手段必须是在采空区和老窑内有积水的情况下才能探查出来，而且只能探查出积水采空区和老窑的平面范围，无法探查出其埋藏深度。

采用弹性波即地震勘探技术探查采空区不论采空区和老窑积水
与否，不仅能够探查出采空区的平面范围，而且能够查明采空区埋藏深度，采用三维地震勘探技术探查出的采空区和老窑的平面位置，一般情况下误差不会超过50m。

根据煤炭运销集团领导“建大矿、建现代化矿、建安全高效矿井”
的办矿理念，我矿的设计井型由原来60万吨/年改为180万吨/年，因此矿井投产后开采的步伐必然加快，尽快查明这些采空区对于矿井的安全生产至关重要，因此在今后的矿井勘探中，建议采用三维勘探技术进行勘探，获得更加准确可靠的地质资料，为矿井安全生产奠定可靠基础。

地测科
2011年5月20日。

浅谈煤矿采空区探测方法研究摘要：我国煤炭资源开采活动年代久远、基础资料匮乏，所形成的采空区为现代工程建设埋下隐患。

瞬变电磁技术是目前地球物理勘探的新方法，对采空区探测有着不可比拟的优势。

本文通过实际案例验证了瞬变电磁法在煤矿采空区探测方面取得良好效果，解决了井下地质预报问题，为企业安全生产保驾护航。

关键词：采空区；瞬变电磁；地球物理1.前言随着煤炭资源的大规模开采，造成了大量的采空区，据调查，全国有一半以上的煤矿采空区没有经过处理，有的不规范开采煤矿形成的采空区、煤矿老空区的位置和范围很难确定，存在很大的安全隐患。

因此，探测采空区成为地质勘探的一个重要任务。

而探测地下采空区的物探方法众多，各有优势，瞬变电磁法因为其施工方便，而对低阻异常能准确的定位，抗干扰能力强，探测成本较低2.方法原理瞬变电磁法是一种人工源的电磁法，具有较高的抗干扰能力和分辨率。

工作时，首先给发射线框供一直流电流（图1），然后突然切断电源，线框内的电流将发生一个突变，这种瞬态变化的电流将在空间产生一个瞬态的磁场，瞬态的磁场引起地下形成涡流，涡流随时间的推移不断向地下扩散，扩散的速度与地下岩层的电阻率有关，不同时间扩散到不同深度。

我们通过记录地下涡流变化（即磁场变化率dB/dT）的情况来达到了解地下电阻率的目的。

图1 瞬变电磁法原理示意图近年来电磁法仪器趋向于集成化，各种多功能电测系统，如加拿大PROTEM公司生产的PROTEM-47/57/67和美国zollge公司生产的GDP-32己占领国际市场和我国市场。

近20年在加、澳、葡、西、俄、日等国，采用地面TEM或井中TEM法，相继发现了16个新矿床，取得了找矿的突破。

3.采空区探测实例川西某煤矿经资源整合后，由于矿井范围内有老空区存在，在技改扩能建设过程中必须坚持“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”原则，做好矿井防治水工作，确保矿井安全生产。

根据该矿井下巷道实际情况，本次物探工作采用了加拿大GEONICS公司的PROTEM瞬变电磁仪，利用瞬变电磁勘探方法对地质体进行电性差异划分，进行井下掘进工作面前方富水性及采空区填充物延伸情况探测。

工 业 技 术硫磺沟矿区煤层开采历史悠久，9～15号煤层厚度大，煤质好，各煤矿及小煤窑主要开采该煤层，开采管理混乱，硫磺沟煤矿位于准南煤田头屯河中游西侧硫磺沟矿区中部，行政区划隶属新疆维吾尔自治区昌吉市硫磺沟镇管辖。

硫磺沟煤矿是在原昌吉市联合厂煤矿基础上由原新疆哈密煤业(集团)有限责任公司硫磺沟分公司兼并后扩建而成。

2007年10月，兖矿集团对原新疆哈密煤业(集团)有限责任公司硫磺沟分公司进行了控股重组后，2008年硫磺沟煤矿开始进行年产90万吨改扩建，在施工过程中因多方面因素的影响，施工难度较大。

其中，本矿井浅部小煤矿数量多，形成的采空区较多，采空区的存在影响矿井地面工程和井巷工程的布置。

由于工业广场面积有效，乌鲁木齐市—庙尔沟沥青公路又从工业广场中部通过，因此，煤矿地面生产系统污水沉淀池需要从小型的煤窑采空区穿过。

地下矿层采空后,其上方覆盖的岩层失去支撑,使上方岩层产生移动变形,有可能导致各类建筑物变形破坏,甚至倒塌。

如果在建筑物下存在采空区,危险性更大,必须采用综合勘探手段,查明采空区的规模、分布、填充情况,并对采空区做出科学的稳定性评价。

1 工程地质概况地层上部为新生代第四系土层,主要为河谷沉积和残坡积物。

下伏古生代二叠系中-薄层煤系地层岩石,主要岩性为砂岩、炭质页岩、泥岩、泥质砂岩,呈互层分布,中夹三层煤:4～5号、7号和9～15号。

煤层的产状和其围岩产状基本一致,在浅层以40°倾角向西(沿5#台方向)延伸,深部产状趋缓。

沉淀池及其附近区域的采空区为小煤窑开采形成的采煤巷道,分布浅,多为废弃的矿井,属个体开采的巷道。

这类巷道分布没有资料记载,巷道支护简单或没有支护,矿井多已垮塌,被充填或部分充填。

沉淀池下的采空区即为该类型。

2 探测方法因此类采空区的无规律性,采用物探技术,快速、准确地诊断采空区的位置、规模,为地基稳定分析及治理采空区提供科学依据。

采用高密度电法与浅层地震法对采空区进行综合勘察,通过两者的结果相互验证,基本探明了采空区位置与规模。

1 研究背景1.1研究提出的背景1.2研究的目的及意义煤矿作为一种重要的资源，其开采形成的采空由于历史的原因，大多未进行有效地治理，而处于废弃状态，有的采空区出现了大面积的地面沉陷，有的采空出现了地面裂隙，有的尚未出现明显的反映，采空作为人类活动产生的潜在地质灾害之一，给矿山的安全生产、工程建设和人民的生命财产造成了严重的威胁。

由于老窑采空区形态的不确定性，要对采空区治理，对采空区的地理位置、埋深、现状情况进行了解是关键，只有对采空区的空间分布状态有了充分的了解，治理才能有的放矢。

因此,为减轻和预防由地下采空区所引发的地质灾害,建立地质灾害预警系统,探索用综合物探方法探测采空区的分布，为评价和治理提供依据是十分迫切和有意义的。

目前,采空区的探测已经成为一项重要的研究课题,但是仍处于发展阶段。

1.3国内外研究现状1.3.1国外研究现状采空区的探测，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。

1.3.2国内研究现状国内近年来在利用地球物理勘探技术查明地下采空区方面作了大量的工作，包括小巷道突水治理，老窑采空区富水情况探测等，采空区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。

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。

露天煤矿关于采空区勘探与治理技术及其方法摘要：露天煤矿在作业开采过程中时，都会遇到不同的环境变化，特别是在遇到老区或空巷。

由于在先前井下开采中极易造成地质环境的变化形成采空区，不利于在露天开采作业时的安全，制约了我国矿山企业的可持续发展。

所以，在保证人身安全和作业设备的安全前提下，要特别重视露天煤矿复杂采空区勘探的方法，只有使用合适的方法，才能够提前保护人员不受到伤害和设备不受到损害，进而有效地控制灾害发生。

本篇报告将主要探讨露天煤矿复杂采空区勘探与治理技术及其方法。

关键词：煤矿勘探技术；煤矿治理技术及方法；复杂采空区引言采空区是由人为挖掘或者天然地质运动在地表下面产生的“空洞”，采空区的存在使得矿山的安全生产面临很大的安全问题，人员与机械设备都可能掉入采空区内部受到伤害。

由于地下采空区具有隐伏性强、空间分布特征规律性差、采空区顶板冒落塌陷情况难以预测等特点，因此，如何对地下采空区的分布范围、空间形态特征和采空区的冒落状况等进行量化评判，一直是困扰工程技术人员进行采空区潜在危害性评价及合理确定采空区处治对策的关键技术难题。

1采空区勘探方法当井下开采完成形成采空区后，再进行露天开采时对露天采矿工程的危害是显著和累积叠加的。

其灾害的主要表现形式有:片帮、冒顶、突水、地震、岩爆、冲击地压、地面塌陷、地面沉降、地裂缝以及由其导致的滑坡、泥石流、地表植被破坏等多种形式。

1.1采空区地球物理勘探该处理方法阶段应以收集资料、工程地质调查、采矿情况调查为主，辅之以大比例尺航卫片解译，必要时可布置少量勘探工作。

其工作内容是：收集矿区地质图、综合地质柱状图、剖面图、采掘工程平面图及井上下对照图、地质勘探报告、沉降观测等有关资料；调查勘察范围内的气象、水文、地形地貌、地震、地层岩性、地质构造特征；调查勘察区内采空区(空洞)的分布及开采时间、范围、深度、采厚、开采方法、采取率、顶板岩性和厚度、顶板管理方法及远景开采规划，在有条件的地方宜进行井下调查、测量、测绘出采掘工程平面图，查明采空区的顶板塌陷及积水情况，调查采空区覆岩破坏、地表陷落、建筑物破坏特征及其与采空区开采边界的关系，划分出中间区和边缘区，调查由于地表塌陷而引起的其他不良地质现象类型、分布位置和规模。