综合物探方法在煤矿采空区勘查中的应用

煤矿井下综合物探超前探测技术与应用摘要：对我国煤矿井下推广使用的地球物理探测技术进行了回顾，着重介绍了瑞利波和直流电法两种超前探测技术的新进展；结合七台河、平顶山等煤矿的应用实例，分析了煤矿井下超前地质预测的潜力，提出了煤矿井下超前探测技术的发展方向。

关键词：矿井；超前探测；瑞利波；直流电法由于矿井开采地质条件不清，引起水害和瓦斯灾害等，常常给煤炭企业带来不可估量的经济损失和人员伤亡。

煤矿井下地球物理超前探测技术借助井下的井巷及钻孔，在全空间条件下观测特定的地球物理场，结合钻探、巷探和矿井地质资料综合分析，对目标地质体进行超前预测，可为煤矿安全高效开采提供地质信息支持。

1煤矿井下超前探测技术综述随着电子技术、信息技术、计算技术和网络技术的发展与进步，自20世纪90年代以来，综合物探手段能够为建井设计、采场布置、工作面准备和回采过程等提供逐级深入的超前地质预测信息支持，使得开采水文地质条件探査和预测的效率大幅度提高，成为煤矿井下超前探测的主要技术手段。

目前，煤矿井下超前探测技术已形成了多种探测手段相结合的立体探测技术体系。

矿井物探主要有弹性波构造探测和电磁法探测两大类技术。

1.1井下弹性波探测方法技术弹性波探测技术以弹性波理论为基础，对矿井地质构造的超前探测具有针对性强和探测精度高的特点，主要有瑞利波、巷道地震超前预测技术(TSP)等。

瑞利波探测技术借助煤矿井下煤层与围岩的波阻抗差异来识别分层界面和断层位置，并用于巷道掘进工作面前方80爪范围内小构造的超前探测，如断层、裂隙带、煤层变薄等。

TSP探测技术采用反射地震勘探技术原理，通过对井巷波场分析，按照一维波动理论近似解释，可以较好地探测工作面前方断层的位置。

该技术受煤层顶、底板及侧邦异常影响较大，现场条件要求较高。

1.2井下电磁法探测技术矿井电磁法探测技术以煤岩体的电性差异为基础，特别适用于含水异常体的探测，主要包括地质雷达、直流电法、音频电穿透、瞬变电磁探测技术等。

物探技术在矿山地质资源勘探中的应用发表时间：2019-07-16T12:16:57.560Z 来源：《知识-力量》2019年9月31期作者：周志明1 赵龙龙2[导读] 利用物探技术对矿山资源进行勘探的过程中，要根据矿山实际的情况选择与之相适应的物理勘探方法，使矿山资源的勘探工作能够快速、顺利的地完成。

（1.恒达新创（北京）地球物理技术有限公司，北京市 1000201；2.中矿瑞克（北京）地球物理技术有限公司，北京市 101304）摘要：利用物探技术对矿山资源进行勘探的过程中，要根据矿山实际的情况选择与之相适应的物理勘探方法，使矿山资源的勘探工作能够快速、顺利的地完成。

关键词：物探技术；矿山地质资源勘探；应用1物探方法的分类在资源勘探过程中，行之有效的物探方法是重力、电法、磁法以及可控源音频大地电磁测深法（CSAMT）。

通过重力勘查，人们可以对勘查区的基底构造进行大致的划分；电法、磁法可以圈定隐伏矿体分布范围，从而确定地下水的情况；磁法对于区域性的大断裂反应也比较好，可以和重力资料相互印证，为CSAMT提供可靠的靶区范围。

而CSAMT方法对含水区的反应很灵敏，人们通过分析CSAMT法测得的断面图、切片平面图等资料，就能够了解断层的大致位置。

该法勘探深度较大（通常可达2km），横、纵向分辨率高，能够较为精确地勘查深度大、地质地球物理条件复杂区域的地质资源，它是一种良好的深部物探方法。

2运用物探技术的要求2.1确定勘查区域待勘察潜在矿床的选择和确定，必须要满足以下三点要求。

首先，既要适应国家的工业布局，又要满足国家的工业矿产需求。

其次，既要适应国家地区的经济发展方针与政策，又要适应矿产市场当前的需求。

第三，矿床的储量要足够大，确保使开采效益最大化。

为保证大存储量、高质量的优质矿床能够被勘探到，必须对待勘查区域进行详细的研究并做出周密可行性分析。

2.2综合运用各种勘探方法不同的矿物或岩石，其磁性、密度、导电性、放射性等物理特性存在差异，在对某种特定的地球物理场响应时，响应程度也是由差异的，正是由于这一原理，使得在地质勘探中使用物探技术成为可能。

物探技术在探测煤矿地质中的应用发布时间：2022-01-19T07:04:31.637Z 来源：《新型城镇化》2021年24期作者：侯鹏1 刘学良2 邹虎3 [导读] 安全是煤矿生产过程中长久不变的课题。

安全生产工作关系到每个员工的生命安全、家庭和谐和企业的长足发展。

1新疆地矿局第一区域地质调查大队新疆乌鲁木齐 830011 2新疆工程学院新疆乌鲁木齐 8300233新疆煤炭设计研究院有限责任公司新疆乌鲁木齐 830091摘要：安全是煤矿生产过程中长久不变的课题。

安全生产工作关系到每个员工的生命安全、家庭和谐和企业的长足发展。

伴随着煤矿开采广度和深度的增加，煤矿地质、水文、结构和煤层赋存所带来的地质灾害严重影响了人们的生产生活。

矿山地质灾害复杂多变。

在煤矿开采过程中，采用综合勘探方法预防和治疗煤矿地质灾害和地质风险的优势明显，可大大降低煤矿开采风险。

关键词：物探技术；探测；煤矿地质；应用引言物探技术作为一项重要的地质探测技术，在煤矿领域有着十分关键的作用和价值。

在煤矿开采过程中，施工人员难免会遇到各种各样的自然灾害及地质异常问题。

传统的采煤方法以及采煤作业形式不仅无法提高开采效率，还存在较大的安全隐患，危害施工人员的生命财产安全。

因此，必须要加强物探技术在煤矿地质探测中的应用，深入了解采煤层结构，避免地质灾害的发生，提高煤炭企业的社会效益与经济效益。

一、物理探测技术对煤矿地质的重要意义对于城市经济发展与居民生活来说，煤矿是必不可少的能源。

近年来，我国加大了各个地区煤矿探测与开采，但受到多种因素的影响，煤矿机械化生产的程度较低，容易导致多种安全事故的发生。

部分事故因素根源来自于附近的地质环境因素较差，存在煤矿断裂、水灾害等问题。

因此，为了确保煤矿安全生产，采用多种地球物理探测技术，对煤矿地质环境进行全方面的探测与勘察，明确可能潜在的风险，并针对性采取防范措施，不仅能够提高煤矿生产的效率，确保开采工作人员的人身安全，减少煤矿资源浪费，防止煤矿开采对周围其他建筑设施造成负面影响，同时也能够推动煤矿地质向着科学化、现代化、安全化的方向发展。

综合物探方法在煤矿回采工作面探测中的应用赵阳阳发布时间：2021-11-05T06:37:53.591Z 来源：《基层建设》2021年第21期作者：赵阳阳[导读] 在山西地区很多煤矿随着上覆煤层资源枯竭，需要向下延伸进行深部开采，回采工作面面临的地质问题日益复杂。

在回采前需要运用多种物探方法进行综合探测。

在全空间条件下观测特定的地球物理场身份证号码：41282419890101xxxx摘要:在山西地区很多煤矿随着上覆煤层资源枯竭，需要向下延伸进行深部开采，回采工作面面临的地质问题日益复杂。

在回采前需要运用多种物探方法进行综合探测。

在全空间条件下观测特定的地球物理场，再结合钻探、巷探和矿井地质资料综合分析，可为煤矿安全高效开采提供地质信息支持，从而达到防范矿井灾害的目的。

本文以大同煤矿集团临汾宏大洪崖煤业有限公司 81104 工作面综采工作面作为研究对象，对综合物探技术在 81104 工作面综采工作面防治水中的应用技术要点进行全面分析。

关键词：瞬变电磁法；无线电波透视；防治水；采空区；0. 工程概况2#层 81104 工作面，北为 81102 工作面（未回采）内部存在小窑旧巷；南部留设保安煤柱与 2#层轨道暗斜井相连，存在小窑旧巷；西为盘区大巷；东为矿界保安煤柱存在小窑旧巷，东南方向有原段家山煤矿井筒。

1. 不同电法特性1.1 瞬变电磁法瞬变电磁法属时间域电磁感应方法。

其探测原理是：在地面布设一回线，并给发送回线上供一个电流脉冲方波,在方波后沿下降的瞬间，产生一个向地下传播的一次磁场，在一次磁场的激励下，地质体将产生涡流，其大小取决于地质体的导电程度，在一次场消失后，该涡流不会立即消失，它将有一个过渡(衰减)过程。

该过渡过程又产生一个衰减的二次磁场向地表传播，由地面的接收回线接收二次磁场，该二次磁场的变化将反映地下地质体的电性分布情况。

如按不同的延迟时间测量二次感生电动势 V(t)，就得到了二次磁场随时间衰减的特性曲线。

物探技术在煤矿的应用摘要：煤矿作为我国的一种大型矿产资源，其勘探技术近年来备受关注。

本文分析了煤矿物探技术的现状，找出了物探技术的不足，进行了分析，得出了结论，探讨了如何改进技术，充分发挥物探技术的作用，并根据该技术在煤炭行业的发展前景，对该技术的长远发展进行了展望。

关键词：物探技术；煤矿；应用1煤矿工作及综合物探技术的应用现状中国是一个煤炭储量相对丰富的国家，全国各地有不同类型、不同储量的矿产资源。

煤矿是我国主要的能源输出之一。

煤矿作为国家基础能源支柱产业，是国内经济和技术稳定发展的保障。

然而，在生产和开采过程中，受煤矿特点的影响，存在着很大的安全隐患。

水损害是矿山开采和工作时需要注意的安全隐患。

在开采过程中，矿区内会形成较大的采空区，容易造成采空区积水问题。

再加上地质构造的变化，很可能对煤矿的生产造成很大的破坏。

由于早年煤矿生产和开采管理存在漏洞，一些黑煤矿存在过度开采问题，对当地地质环境造成严重破坏。

自2005年以来，中国一直致力于煤炭开采行业的矿产资源整合和优化。

调查中发现，许多老矿区缺乏完整准确的地质资料，对矿区采空区积水也缺乏认识。

甚至一些不规则的矿井也已关闭，因此很难了解其实际情况。

这使得资源整合后的煤炭开采风险增加。

近年来，随着社会经济和科学技术的快速发展，综合物探技术取得了巨大的成就。

综合物探技术在煤矿工作中的应用也是当前煤矿管理研究的重点。

在煤矿采空区进行综合勘探时，借助综合物探技术，可以更高效、更安全地勘查采空区的实际情况。

虽然地面综合物探技术在煤矿工作中的应用仍处于初级阶段，但其应用效果具有很高的适用性和可靠性，可以为相关人员提供准确的采空区数据，保证煤矿后期生产的安全，最大限度地减少煤矿企业的人身和财产损失。

2综合物探技术2.1三维地震技术在综合物探技术中，三维地震技术属于区域采集技术。

实际应用是充分利用炮点网络和探测点网络，形成地下数据点网格。

建立地下数据点网格时需要均匀分布，并根据勘探的实际需要选择满足需要的覆盖次数。

物探技术在煤矿地质探测中的应用摘要:随着社会经济发展对矿产资源的需求不断提高，矿山工程也在过程中得到不断发展，对勘探技术的要求也越来越高。

工程勘探技术是水工环地质勘探的重要方法，具有勘察范围广泛，成本较低的特点，能够使勘察人员较为详细地了解岩土情况，因此在岩土工程的勘察工作中应用较为广泛。

在实施矿产资源的勘探与开采工作前，需要对矿山进行大量工程地质勘察，其中包括了对矿区岩土组成、结构等方面的勘察，其中，确定基岩覆盖层的厚度是勘测地下矿体深度的前提，因此岩土勘察是岩土工程建设中非常关键的环节，总结工程地质特征，对今后的勘察设计工作有着重要的现实意义。

关键词：物探技术；煤矿地质；地质探测中图分类号：TD17文献标识码：A引言在降低地质灾害发生的概率时，需要充分发挥先进科技的重大作用，制定出科学合理的灾害应对策略，从地质层的实际状况出发，选择合理的物探技术应用策略，提高预估的精确程度与质量，提高人民生活的安全性，进一步优化完善地质灾害防治工作。

1煤矿地质探测中常用的物探技术1.1 地震勘探技术地震勘探技术是通过分析人工地震产生的地震波在地下结构中的传播规律，推断地下岩层的性质和形状。

在地震勘探技术的应用中，需要人工制作震源。

爆炸性爆炸通常用于产生强烈的地面振动。

然后，使用高精度仪器在预先设置的检测点采集振动信息。

结合振动信息的采集和分析，利用该信号反演地层结构。

地震勘探技术基于地震波在岩层界面的反射和折射，可以综合分析接收到的地震波信号、震源特征和探测点位置，快速推断地下岩层的基本形状和性质信息。

地震勘探技术的有效应用深度可达近万米，岩层勘探范围非常广泛。

利用采集到的地震勘探信息，还可以建立岩层地质结构的三维模型，但其优点是精度差，无法有效控制。

还有其他更适合于小规模地质构造勘探的技术。

1.2 SIP 技术SIP技术是一种新的IP方式。

与其他地球物理勘探技术相比，SIP技术可以在超低频段测量多频视复电阻率。

综合物探方法在六道湾煤矿采空塌陷区的应用随着经济的发展和人民生活水平的提高，能源供应的需求也越来越大。

然而，由于传统能源的限制和不可替代性，我们必须依靠新的能源矿产获取。

其中，煤矿是国家主要的能源产业，对于确保经济、社会的发展至关重要。

在煤矿的开采过程中，会产生大量的采空区，随之而来的采空区塌陷导致了重大的环境和安全问题。

因此，需要采用综合物探技术来研究煤矿采空区，在查明地下形态的同时，为清除采空区域提供科学的技术支持。

六道湾煤矿采空区位于陕西省凤县范镇境内，是一个已经停产的小型煤矿。

数十年的开采导致了采空区域的严重围岩松散、裂隙发育、生态系统灭绝等问题。

如何有效地解决采空区问题成了该地区亟待解决的问题。

为此，综合物探技术被采用，这种技术能够有效地检测地下采空区空洞和非常规气藏。

1.综合物探技术的原理及应用综合物探技术由多个物探方法组合而成，包括重力、磁法、电法、声波、地震等多种方法，可以同时测定多种地下物质和结构。

其中，煤矿采空区多采用重力、电法、声波等方法来检测采空区位置、形态、深度以及周围岩石状况，从而为采空区的处理提供科学的依据。

重力法主要基于地球重力场强度分布不均的原理，通过测量地震仪的重力加速度变化，判断地下物质的密度分布情况。

在采空区形态检测中，重力法可以测量周围的岩石密度，从而判断出采空区的形态和深度。

电法是通过测量大地电位变化和电流分布情况来研究地下物质结构和含水层，原理基于导体的阻抗差异。

当电极对地面施加电压时，如果地下含有金属导体或高储层，它们将对电流分布产生影响，从而可以掌握到采空区的位置。

声波方法涉及声波波速和衰减的测量，通过分析声波传播的特征，可以得出地下物质的状态和形态。

综合物探技术可以测量地下结构的动、静效应相互关系、并能对采空区的形态和程度综合判断与评价，此外，综合物探技术还能监测和评估地下非常规气藏，因此在煤矿采空区的研究中具有重要的作用。

2.综合物探技术在六道湾煤矿采空区的应用分析综合物探技术已经成为地质勘查、矿产资源勘探和资源环境管理的重要手段，在六道湾煤矿采空区也得到了广泛的应用。

综合地球物理方法在煤矿采空区中的应用效果探析收稿日期:20230323;修订日期:20230411;编辑:陶卫卫作者简介:周立国(1983 ),男,宁夏彭阳人,高级工程师,主要从事物化探勘查及解译工作;E m a i l :344540922@q q.c o m *通讯作者:郭本力(1983 ),男,山东菏泽人,高级工程师,主要从事水工环地质工作;E m a i l :173********@163.c o m周立国,郭本力*(山东省第八地质矿产勘查院,山东地矿局有色金属矿找矿与资源评价重点实验室,日照地质地理大数据研究院,日照市土地质量评价与污染修复重点实验室,山东日照 276826)摘要:本文通过分析煤矿采空区与围岩的电阻率差异,采用综合地球物理方法开展采空区探测,利用视电阻率中间梯度法圈定低阻和高阻异常区域,结合地质资料,划定煤系地层;通过高密度电法精细划分异常区域纵向分布特征,从而综合判定异常区域的分布规模㊁深部赋存形态,结合矿山开采资料,推断煤矿采空区的位置㊁埋深及规模㊂经钻探验证,综合地球物理方法所推断的100m 以浅煤矿采空区可信度高,可在煤矿采空区中进行推广应用㊂关键词:煤矿采空区;中间梯度法;高密度电法;综合地球物理中图分类号:P 631.3 文献标识码:A d o i :10.12128/j.i s s n .16726979.2023.10.009引文格式:周立国,郭本力.综合地球物理方法在煤矿采空区中的应用效果探析[J ].山东国土资源,2023,39(10):5661.Z HO U L i g u o ,G U OB e n l i .A p p l i c a t i o nE f f e c t o f C o m p r e h e n s i v eG e o p h ys i c a lM e t h o d i nG o a f o f C o a lM i n e [J ].S h a n d o n g La n da n dR e s o u r c e s ,2023,39(10):5661.0 引言目前我国煤矿采空塌陷面积已超过近百万公顷,因采空塌陷造成的经济损失累计已超过近千亿元,莒县刘官庄镇竹园 刘官庄一带为早期地下煤矿开采区,20世纪60年代后期逐渐闭坑停采,根据观测资料,矿坑在雨季水位上涌,每年都存在地面缓慢下沉现象㊂并且矿区范围受到安丘莒县断裂及其次生活动断裂的影响,易发生地面塌陷地质灾害,导致地表建筑物㊁地形地貌变形,对当地居民生命财产和社会经济可持续发展造成重大威胁㊂因此,如何快速有效探明采空区位置㊁深度及规模,及时采取工程措施消除安全隐患尤为重要[13]㊂由于矿区停采时间久远,详细的矿山开采资料丢失,无法系统了解采空区的范围分布和矿床开采深度,本文根据采空区与围岩的电阻率差异,利用综合地球物理方法[49]开展采空区勘察,利用视电阻率中间梯度扫面工作,圈定煤系地层范围,推断各岩性界线;利用高密度电法结合矿山开采资料,推断煤矿采空区的规模及赋存形态,经钻探验证,综合地球物理方法在煤矿采空区中应用效果良好㊂1 研究区概况研究区位于日照市莒县西南约14.5k m 处,面积约13.79k m 2,为历史采煤遗留采空区㊂地形地貌类型主要为山间冲积 洪积平原地貌,地势较为平坦,西为浮来山,东为老营信山,中为沭河平原,山川呈南北方向延伸,西北高㊁东南低,井田位于浮来山系的珍珠山下㊂区域位于华北陆块(Ⅰ)㊁鲁西隆起区(Ⅱ)㊁沂沭断裂带(Ⅲ)㊁安丘莒县断陷(Ⅳ)㊁莒县凹陷(Ⅴ)㊂出露地层主要有寒武纪张夏组㊁浮来山组,石炭纪本溪组㊁太原组,白垩纪马朗沟组㊁田家楼组,以及第四纪地层㊂研究区内以沉积岩为主,含煤地层为石炭二叠纪,全厚269.28m 左右,煤系地层上部为白垩系㊁第四系所覆盖,由于受地质构造的影响,使上奥陶系㊁㊃65㊃第38卷第10期 山东国土资源 2022年10月Copyright ©博看网. All Rights Reserved.志留系㊁泥盆系㊁下石炭系在本区缺失,到中石炭系才逐渐沉积㊂区内断裂构造较发育,主要为N N E 向断裂,N E向断裂为安丘莒县断裂为代表,在项目区内由3条断裂组成,走向N E10ʎ~20ʎ,以压性㊁压扭性为主,构造带内断层泥发育,宽0.5~10 m不等㊂NW向断裂为齐家庄一带出露断裂,走向NW320ʎ~350ʎ,受其影响,竹园地区发育数条次生N E向断裂,区内岩浆岩㊁岩脉不发育(图1)㊂1 第四系;2 田家楼组;3 太原组;4 本溪组;5 马家沟群;6 三山子组;7 炒米店组;8 张夏组;9 浮来山组;10 断层;11 地面塌陷区;12 闪长玢岩;13 井号位置及编号;14研究区范围图1研究区区域地质略图研究区含煤地层为石炭纪太原统,厚92.32m,由砂岩㊁页岩㊁灰岩和煤组成,共含煤6层,可采者4层,为12㊁14㊁15㊁17层煤,局部可采者为16层煤(表1)㊂矿产资源开发在为社会经济发展作出重大贡献的同时也遗留了严重的矿山地质环境问题㊂莒县刘官庄镇历史遗留采煤塌陷地矿山地质环境问题突出表现在以下3个方面:①煤矿区地质灾害主要为采表1各煤层厚度及层间距统计表煤层1214151617厚度/m0.40/0.321.000.450.400.77/0.58层间距/m10.206.9030.337.8528.90空塌陷及伴生地裂缝,根据走访调查,矿井开采期间,前竹园村小河范围已发生地面塌陷现象,塌陷区面积达1k m2左右,大致呈N E向条状分布,造成小河断流;②塌陷对地质地貌的破坏主要是改变了原有地质地貌形态,而且破坏了原有土地的使用功能;③地面塌陷对土地资源的影响包括地面沉陷引起地面变形,地面塌陷引起地面变形,造成地面积水等㊂采煤塌陷地原来耕地受地面塌陷影响形成地表积水,造成农作物减产㊁绝产㊂2工作方法2.1地球物理特征电法勘探以视电阻率的差异来区分岩性及构造体,根据视电阻率值的大小以及在地下的展布形式来识别地下地质体的空间分布及其状态和性质㊂影响电阻率的主要因素有岩石岩性,岩石结构,岩层构造,含水情况等多种因素㊂电性参数主要针对区内主要岩性段进行,本次工作物性测试采用重庆地质仪器厂生产的D Z D 6A多功能电法仪,共测定各类岩样共计120块㊂由表2可知,不同岩性之间存在一定的电性差异,灰岩视电阻率最高,平均值为2552Ω㊃m,煤的视电阻率最低,平均值为90Ω㊃m,砂岩㊁泥岩的视电阻率次之;此外,完整岩体与充水采空区㊁破碎带及断层破碎带之间,也存在明显的差异;因此研究区能够用电性差异区分物性差异较大的岩性,划分采空区㊁断层破碎带等地质体,使得研究区具备开展电阻率测量的地球物理勘探条件㊂表2岩石电阻率常见值统计表岩性标本块数/块电阻率值/(Ω㊃m)范围平均值砂岩3054~264154泥岩3058~199137煤3053~14890灰岩30726~841125522.2物探方法选择调查区地表部分被第四系覆盖,无法获取煤层㊃75㊃第39卷第10期技术方法2023年10月Copyright©博看网. All Rights Reserved.的分布情况,选用视电阻率中间梯度扫面工作,圈定煤系地层范围,并推断各岩性界线㊂选用高密度电法结合采矿资料推断采空区赋存形态㊁埋深及规模等㊂2.2.1中间梯度法测量工作中间梯度法[1012]在地质探测中已经是一种非常成熟的方法,其最大优点在于一次性探查区域面积大,且能够实现多次同步观测结果,从而确保探测结果的完整性和准确性㊂由于其工作面积大㊁工作效率高,中间梯度法得到了广泛的认可和使用,在找矿和工程勘察中发挥着重要的作用㊂本次工作中梯装置采用A B=1200m㊁MN=2倍点距=40m㊂观测范围在供电电极A B中间的2/3范围内移动,旁测距不大于200m㊂供电脉宽4s,延时200m s㊂野外工作选择极差<1.5m V,内阻<1000Ω的不极化电极配对进行测量,每个装置的观测前后都进行A B和MN导线的对地绝缘电阻的检查,从而保证了A B导线绝缘电阻> 2M㊃Ω,MN导线的绝缘电阻>5M㊃Ω㊂2.2.2高密度电法工作高密度电阻率法[1318]是一种技术先进的电阻率法,具有许多优点㊂其特殊的测量方式可以防止因电极移动引起的故障和干扰,并能快速有效的获得多种装置的视电阻率断面数据,尤其在工程勘探中具有自己独特的优势㊂高密度电法高密度的滚动扫描测量,既丰富了地电信息,提高了电性分辨能力,又减少了人为影响因素,提高了工作效率㊂由于调查区内岩性以砂岩㊁页岩㊁泥岩等构成,视电阻率较低,大都小于100Ω㊃m,温纳装置由于随着供电极距的增加测量电极也在增加,而施伦贝谢尔装置和三极装置的测量电极是固定不变的,因此,在供电电压相同,供电极距增大时,较大测量电极的装置所获取的一次场较大,压制干扰异常能力较强,故本次工作采用温纳装置,点距5m,观测叠加次数6次㊂2.3资料处理2.3.1视电阻率中间梯度资料处理对采集的数据进行整理,计算K值,进而计算出测点视电阻率值㊂利用克里格插值法进行数据网格化,以50Ω㊃m等间距勾绘视电阻率等值线平面图㊂根据目标体与围岩物性特征,划分低阻异常区,推测煤矿塌陷区㊁采空区和影响区范围㊂2.3.2高密度电法资料处理实测原始资料进行数据格式转换㊁坏点剔除等预处理后合成剖面㊁加地形参数,绘制视电阻率拟断面图,视电阻率值采用对数形式标示㊂根据相关地质资料对剖面进行分析,确定电剖面上异常的性质及可能的地质异常体,建立地质模型,通过计算机反演,结合收集的已知地质资料定量解释该测点的地层物性结构,建立正演地质模型㊂然后用R E S2D I N V高密度电法反演软件对地质模型进行反演拟合计算,得到二维反演图,反演图电阻率值以对数的形式标示㊂3资料解译与分析通过分析比对已知采空区在物探剖面上的电性特征,已知采空区具有如下特征㊂(1)基准侵蚀面大部分高于巷道标高,且区内岩性主要为砂岩㊁泥岩及煤层,受已知采空区影响,岩体破碎,导致采空区周围巷道导水性较好,大部分巷道充水,为低视电阻率特征,呈封闭低阻异常区,或者为凌乱的串珠状低视电阻率异常区㊂(2)充水采空区视电阻率普遍低于周围围岩视电阻率,采空区的视电阻率大部分低于50Ω㊃m㊂(3)采空区之上的地层塌陷后,其上部岩体松动,地面沉降,形成落洞,或者形成张性裂缝㊂另外区内某些断层发育,在电性上反映为条带状低视电阻率异常㊂3.1采空塌陷区圈定通过综合物探工作,结合地质和采矿工程资料及现场调查,设定采空塌陷区划分表(表3)㊂从图3可以看出,调查区视电阻率总体西高东低,西部高阻区岩性以灰岩为主,东部低阻区以砂岩㊁页岩为主,是主要含碳地层㊂低阻区N N E向展布,主要分布在采井周边,3号主井南部视电阻率最低,与地表塌陷区对应㊂依据视电阻率分布特征和煤矿采矿相关资料分析,采空区位于各采井周围,视电阻率呈低阻特征,形成长约1500m,宽约300m的条带状异常,走向约15ʎ,与煤层走向一致,面积约217000 m2㊂在兰家官庄采井1号㊁3号和4号井附近,建筑物墙壁大都可见1~5mm不等的裂缝,视电阻率值介于25~50Ω㊃m之间,推测为采空区,面积约㊃85㊃第39卷第10期山东国土资源2023年10月Copyright©博看网. All Rights Reserved.82750m 2;3号井西有一塌陷区的警示牌,视电阻率值小于25Ω㊃m ,面积约17000m 2,推测为塌陷区(图2)㊂表3 采空塌陷区划分表类别主要划分依据塌陷区(Ⅲ级)采空区(Ⅱ级)采空影响区(Ⅰ级)现场踏勘根据房屋及地面直观现象地面沦为池塘;房屋有贯通明显裂缝有地裂缝,房屋有轻微裂缝现象没有明显特征视电阻率特征视电阻率值大小及规模电阻率值小于25Ω㊃m ,呈带状或串珠状大面积分布电阻率值介于25~50Ω㊃m 之间,分布面积大电阻率值介于50~75Ω㊃m 之间1 视电阻率等值线及量值(Ω㊃m );2 推测采空影响区;3 推测采空区;4 推测塌陷区;5 煤矿井口;6 物探测深剖面线;7 未见采空区钻孔;8 见采空区钻孔;9 见塌陷区钻孔图2 视电阻率等值线平面图3.2 采空塌陷区纵向解剖当矿层被采动后,短期内形成一定规模的充气空间且无填充,其电阻率较围岩高;经过一段时间后,采空区上覆岩层在重力作用下发生塌陷变形,致使岩层破碎并出现裂缝,若无地下水经裂隙向采空区汇集时,其电阻率较大,若地下水沿破碎岩层和裂缝向采空区汇集时,呈低电阻特征㊂根据研究区踏勘情况来看,区域内煤矿闭坑时间久远,塌陷区均被水淹,因此,推断采空塌陷区地下水汇聚,具低阻特征㊂由图3可以看出,在160~360点之间,纵向上存在一低阻异常带,根据收集的地质资料,该区域位于刘官庄3号主井附近,推测为煤层采空区所引起,其中160~200点㊁20m 以浅,160~200点㊁埋深约100m ,视电阻率值小于5Ω㊃m ,推测为采空区塌陷充水所引起㊂由图4可以看出,在240~360点之间,纵向上存在一低阻异常带,根据收集的地质资料,该区域位于刘官庄4号风井附近,推测为煤层采空区所引起,与视电阻率中间梯度法成果相吻合㊂其中320~360点㊁埋深40~45m ,视电阻率值小于10Ω㊃m ,推测为采空区充水所引起㊂3.3 钻探验证根据综合物探测量成果,在A A '高密度电法剖面布设验证钻孔,Z K 05在深度32.1m~38.6m 揭露塌陷区,Z K 06在深度62.5m 处揭露煤层顶板,68.2m~71.5m 为采空区(图5)㊂随后在综合物探圈定的采空区和塌陷区布设12个钻孔,其中3个钻孔揭露塌陷区,塌陷区被松散围岩充填且富水,8个钻孔揭露煤层采空区,说明综合地球物理方法所推断的煤矿采空区及塌陷区可信度较高㊂4 结论在具备开展地球物理法前提的基础上,选用合理的地球物理方法,能够起到事倍功半的效果,通过本次工作,得出以下结论:(1)利用视电阻率中间梯度法扫面是快速圈定低阻异常区,划定煤系地层范围,并推断各岩性界线的有效手段㊂(2)高密度电法具有提供数据量大㊁观测精度高㊁自动化程度高等优点,对100m 以浅煤层采空区纵向分辨率高,能够很好的反映采空区形态及现状等㊂㊃95㊃第39卷第10期 技术方法 2023年10月Copyright ©博看网. All Rights Reserved.图3 A A '高密度电法反演拟断面图图4 B B '高密度电法反演拟断面图1 田家楼组;2 太原组;3 马家沟组;4 表土;5 砂砾岩;6 石灰岩;7 黏土页岩;8 砂质页岩;9 砂岩;10 钻孔编号;11 塌陷区;12 采空区范围图5 A A '地质剖面图(3)通过综合地球物理手段能够圈定煤系地层范围,查明采空区空间分布状态㊁现状㊁规模等特征㊂(4)根据测区地球物理条件㊁采空区规模㊁埋深深度,结合原有资料,合理选择物探方法,能够提高工作效率,且有效的探明采空区及塌陷区㊂参考文献:[1] 吕宝平,刘海平,王经.胶东地区废弃金矿采空区改造含水层方㊃06㊃第39卷第10期 山东国土资源 2023年10月Copyright ©博看网. All Rights Reserved.法探讨:以文登市大时家废弃银金矿为例[J].山东国土资源, 2019,35(1):8488.[2]彭超,张洪岩,王智强.某大理岩矿山采空区稳定性评价与综合治理对策研究[J].中国矿业,2020,29(2):277282. [3]方磊,李春苗,裴宗平.煤矿采空区稳定性评价[J].地下空间与工程学报,2013,9(增刊2):20342046.[4]赵彤,王雨辰,李根云,等.综合物探方法在煤矿采空区勘察中的应用:以济南市钢城区某项目为例[J].山东国土资源,2022, 38(3):2733.[5]武欣,潘冬明,于景邨.煤矿采空区地球物理探测方法综述[J].地球物理学进展,2022,37(3):11971206.[6]王宁,李正,田光彩,等.物探方法在检测采空区注浆充填效果中的应用:以山东章丘某建设场地为例[J].山东国土资源, 2022,38(12):4247.[7]罗霄,许智海,李正胜,等.多参数综合物探方法在煤矿采空区勘探中的应用研究[J].煤炭工程,2020,52(2):3237. 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85地质勘探Geological prospecting综合物探技术在矿山地质勘探中的应用吴 昊，庄溶山，陆俊杰（江苏省有色金属华东地质勘查局，江苏 南京 210000）摘 要：在经济发展的推动下，采矿行业得到了快速发展，随着采矿量的不断增加，采矿的深度越来越深。

矿山深井下的地质条件复杂，各类地质灾害频发，对采矿事业带来不小的损失。

综合物探技术通过结合多种物探技术，提高了大深度矿井的勘探质量，更加清晰地掌握矿山地质，由此制定合理的矿山开采方案，提高开采效率，减少事故风险。

基于此，本文就对综合物探技术作为研究对象，结合理论与工程实例对具体的应用思路展开探讨，希望能为相关人士提供些许参考。

关键词：综合物探技术；矿山；地质；勘探中图分类号：P631 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）05-0085-2 收稿日期：2021-03作者简介：吴昊，男，生于1986年，湖北应山人，汉族，本科，物化遥工程师(中级)，研究方向：综合地球物理勘探。

综合物探技术就是将集中物探技术进行有机整合，并借助现代电子信息技术加以创新，实现远程数据反馈，能够对更深的矿山地质进行更加精确的评价[1]。

在我国采矿深度越来越深的背景下，综合物探技术因此勘探精度高、适合深矿井等优势，近几年在采矿行业发挥了重要的作用，有着良好的应用前景。

1 综合物探技术的技术优势及应用范围1.1 技术优势综合物探不仅能够对矿山浅层的地质环境进行勘探，获取精确的参数，还能够对不同深度、不同地形的地质环境开展勘探，并获取稳定的参数结果，完成从浅层的地下2m 到深层的地下数百米的勘探工作。

此外，这种技术还能够适应各类地质环境，且操作简便，勘探的周期不长，所使用的技术及设备也都是来自现有的常用物探技术，成本也不会很高，并能有效满足不同精度要求，对不同地质环境的都能取得令人满意的勘探效果，促使采矿企业能够快速、准确地掌握地质情况，为后续的采矿工作提供有价值的参考。

地球物理探测技术在采空区勘查中的应用发布时间：2021-12-15T04:13:09.925Z 来源：《当代教育家》2021年19期作者：马毅男[导读] 矿山采空区的边坡失稳塌陷、涌水和塌陷，开展了岩石探测、数据处理。

河北省地矿局第三地质大队摘要：随着社会的发展，我国的煤炭工程的发展也突飞猛进。

煤炭是促进中国社会经济发展的主要能源资源，在中国的能源消费结构体系中长期以来一直占有 6 成以上的比重。

然而，受过去无序、无节制粗放式开采的影响，在各大矿区已形成了大量采空区，尤其山西省作为中国煤炭生产的大省，由于其煤炭资源分布广泛且埋藏较浅，在煤矿整改之前，滥开滥采的小型矿井导致许多隐藏采空区存在。

关键词：地球物理探测技术；采空区勘查；应用引言矿山采空区的边坡失稳塌陷、涌水和塌陷，开展了岩石探测、数据处理。

分析了采空区处理、充填。

结合瞬变电磁法的探测、地震映像、高密度电阻率法探测分析了鞍山弓长岭煤矿采空区灾害规律，并结合钻探验证、三维激光精细测量，得出实验结论。

1采空区的危害矿山采空区的塌陷、涌水和边坡失稳是最为严重的矿山地质灾害之一，采空区给正常采矿生产带来了极大的威胁，给深部铁矿资源开采利用，采矿工程计划执行带来极大困难。

同时地下采空区严重威胁着矿山设备和人员的安全，也给矿山的爆破质量及爆破安全造成严重的安全隐患。

且铁矿山采空区受强电磁、复杂地质构造和大型设备作业等因素影响，精准探测和治理难度极大。

其危害主要有以下几点：①给整个露天矿坑体的设计带来困难；②露天矿采坑采空区施工中机械和人员的不安全；③采空区爆破处理时会产生矿体的贫化和损失；④采空区中的放射性金属对施工人员的危害；⑤影响采空区二次引爆的打钻施工；⑥采空区中矿井积水对施工作业的影响。

2探测技术的原理及特点2.1活性炭测氡法探测原理及特点活性炭测氡法探测的原理是当埋藏于地下的活性炭吸附器吸附的 Rn 量与吸附器周围地层中的 Rn 浓度相平衡时，取出吸附器，再使用放射性仪器测量相关射线的强度，进而确定 Rn 的浓度。