煤矿采空区地面综合物探方法

煤矿采空区探测方法探究摘要：煤矿是一种十分重要的资源，而煤矿在长时间的开采之后就会出现采空现象，这个人们的生命财产安全带来一定的影响，并造成煤矿企业经济效益的损失。

针对煤矿采空区的测探，本文将对简要说明目前煤矿采空区中比较常用的几种探测方法，并介绍其主要原理以及技术特征，主要方法包含高密度电阻率法、氡气探测法、地震勘测法以及综合探测法等。

关键词：煤矿采空区探测方法我国是煤炭大国，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见的有高密度电阻率法、氡气探测法、地震勘测法以及综合探测法等，笔者以下将对这些方法进行说明。

1 高密度电阻率法所谓的高密度电阻率法指的就是在测线上排列大量的电极，并控制其电极的自动转化器，从而达到电阻率内各个不同极距与不同装置的自动合成，以便在一次的布极中就能实现处于多个极距与多个装置的条件下对多种电阻率进行参数测定的办法[1]。

可以通过相关的程序处理以及自动反演成像等对所的参数进行处理，就能够准确、高效的得出所探测区域电断面的地质解释图片，进而使电阻率法的工作效率以及效果得到有效的提升。

在一定条件下，该种方法能够有效的对煤矿老硐、工程物探以及古墓墓穴等进行探测。

高密度电阻率法所采取的仪器设备是高密度电法测量系统。

高密度电阻率法和常规电阻率法相对比，具有三点优势：第一，一次性就达成电极的布置，这不但能够有效的避免由于电极设置所造成的干扰与故障，还能提升设备的工作效率；第二，测量时排列的方法有很多种，能够获取大量关于地电断面的数据资料；第三，该种方法为半自动化或者是自动化的野外数据采集，使得数据的采集速度得到明显的提升，同时也预防由于手工而造成的误差。

采用综合物探和钻探方法 查明章丘矿山采空区3刘建胜,李树荣,王爱民(山东省地矿工程勘察院,山东济南　250014)摘要:采空区与围岩具有明显的波阻抗界面,为应用地震反射波法、瞬态面波法及电阻率测深法在采空区的勘测,具备了有利的物理前提和应用条件。

通过现场钻探验证,揭示采空区的空间位置,对下步设计工作具有指导意义。

关键词:矿区;采空区;综合物探;钻探;月宫桥;济南章丘中图分类号:P631.4+25;P631.3+22 文献标识码:A1　工程概况及地质条件S244省道月宫桥新桥址位于山东省章丘埠村镇南2k m 西巴漏河河床上,旧桥已经不能满足经济发展的需要,济南市公路局拟在原桥西边扩建1座新桥,设计4跨5墩。

据业主提供的有关信息,在新桥址处一采空区分布范围不明。

为保证工程建设顺利进行,2006年6月,受业主委托,山东省地矿工程勘察院组成项目组进入工地,采用反射波法浅层地震、瞬态面波法和电阻率测深法3种物探方法,结合钻探方法对采空区进行了相关工作,并提交了该区的工程勘察报告①。

场区位于泰山断块凸起的西北缘,是一个以古生代地层为主体的N 斜单斜构造。

区内中生代燕山活动强烈,以断裂活动为主,断裂及裂隙多为NNW ,NNE 向。

工作区位于西巴漏河河床,上覆地层主要为第四纪卵石及碎石层,最大厚度8.0m 以上;下部为石炭纪砂、泥岩,呈互层状分布,夹薄层煤和铝土矿,采空区推断位置应系采煤所致。

2　工作区地球物理特征该区第四系与下覆的石炭纪砂泥岩层构成了明显的波阻抗界面,采空区与围岩也形成波阻抗界面。

当地震波遇到岩层采空区或破碎带时,地震波速明显减小,地震波振幅大为降低。

该区水位约60m ,采空区处于水位以上,较其他围岩有较高的电阻率值,在曲线上呈现高阻畸变点。

因此该区具备了应用地震反射波法、瞬态面波法及电阻率测深法在采空区的勘测物理前提。

2.1　浅层地震反射波法2.1.1　方法及原理浅层地震反射技术是利用人工激发的地震波在弹性介质不同的地层内的传播规律,根据勘探地震学的基本原理,只要不同介质或地质体间存在密度和地震波速度差异,就有应用地震探测的物理前提。

采空区物探工作实施方案一、背景。

采空区是指煤矿开采完毕后形成的空洞区域，通常情况下存在着一定的瓦斯积聚和矿压变化等安全隐患。

为了有效地监测和管理采空区的情况，保障矿山安全生产，需要进行采空区物探工作。

本文档旨在制定采空区物探工作的实施方案，确保工作顺利进行。

二、实施方案。

1. 调查研究，在实施采空区物探工作之前，需要对矿山地质情况进行全面调查研究，包括采空区域的位置、范围、深度、瓦斯含量、矿压情况等方面的数据收集。

通过地质勘探技术，获取采空区地质构造、岩性分布等信息，为后续工作提供准确的数据支持。

2. 技术准备，针对采空区物探工作的特殊性，需要准备相应的技术设备，包括地震勘探仪、电磁仪、测量仪器等。

确保设备完好，操作人员熟练掌握使用方法，保障工作的准确性和高效性。

3. 实地勘测，在技术准备工作完成后，组织专业人员进行采空区的实地勘测工作。

通过地震勘探、电磁勘探等技术手段，获取采空区下方的地质构造、瓦斯分布、矿压情况等重要数据。

同时，对采空区地面进行测量，获取采空区范围、形状等信息。

4. 数据分析，采集到的各项数据需要进行综合分析，形成完整的地质勘探报告。

通过对数据的分析，可以准确评估采空区的安全隐患程度，为后续安全防范和治理工作提供科学依据。

5. 安全防范，根据采空区物探工作的结果，制定相应的安全防范措施。

对于存在瓦斯积聚的区域，需要加强通风系统建设；对于存在矿压变化的区域，需要进行支护加固等工程措施。

确保采空区的安全稳定。

6. 监测管理，采空区物探工作不是一次性的任务，而是需要进行长期的监测管理。

建立健全的监测体系，定期对采空区进行监测，及时发现和处理安全隐患，确保矿山安全生产。

三、总结。

采空区物探工作是矿山安全生产的重要环节，对于保障矿山安全具有重要意义。

通过制定科学合理的实施方案，可以有效地开展采空区物探工作，及时发现和处理潜在的安全隐患，确保矿山安全稳定。

希望各相关部门和人员能够严格按照本方案的要求，认真履行工作职责，共同维护矿山安全生产。

为快速测量提供了条件；可对多种电极排列方式进行扫描测量，能够准确获得丰富的地电断面结构特征；信息丰富、解释方便。

在对本文中的勘查区进行高密度电发探测时，选用的仪器型号为WGMD-9，这是一套超级高密度电法系统，上电开机后，可对勘查区内的相关数据进行自动采集，施测方式为高密度α排列，当测线的长度比较长时，可以进行分布式测量，这样可以使探测的有效范围与瞬变电磁法的测线相重合[3]。

(1)测线A 。

该条测线的点间距按照5.0m 进行布设，剖面的总层数为19层，整条测线的实际长度为990m 。

图1为综合物探成果断面示意图。

图1 测线A高密度电法和瞬变电磁法的成果断面示意图从图1中可以看出，断面的高程变化在760～865m 这一区间范围内，本次探测的实际深度在105m 左右，视电阻率值的变化区间在5.0～275Ω·m ，通过不同的色级对视电阻率值进行表示，按照从小到大的顺序，色级由深蓝到大红。

在浅表分布有渐变蓝色，视电阻率值的变化区间在5.0～30Ω·m ，这是该勘查区内潮湿岩层的电性反应所致。

不同的测线长度对应的高程均不相同，但却都出现高阻异常封闭圈，视电阻率值的变化区间在100～280Ω·m 。

引起高阻异常的原因与煤矿采空之后所形成的空体有关[4]。

全部异常均反映在瞬变电磁剖面图上。

(2)测线B 。

该条测线的点间距按照10m 进行布设，剖面的总层数与测线A 相同，即19层，整条测线的实际长度比测线A 短100m ，为890m 。

图2为综合物探成果断面示意图。

从图2中可以清楚的看到，断面的高程变化在770～875m 这一区间范围内，本次探测的实际深度约为105m ，视电阻率的变化区间在8.0～300Ω·m ，通过不同的色级对视电阻率值进行表示，按照从小到大的顺序，色级由深蓝到大红。

在浅表分布有渐变蓝色，视电阻率值的变化区间在8.0～35Ω·m ，这是该勘查区内潮湿岩层的电性反应所致。

矿井物探方法北京中矿大地地球探测工程技术有限公司1 矿井物探方法简介1.1常用矿井物探方法矿井物探常用方法主要包括：1、地震槽波；2、无线电波透视法；3、直流电法；4、瞬变电磁法；5、音频电透视法；6、全波形反演技术。

1.2 各类方法应用范围1、工作面断层、陷落柱等异常地质构造及煤层夹矸、煤岩破碎带、煤厚变化等常规物探探测：地震槽波、无线电波透视法。

2、工作面水害探测：瞬变电磁法、直流电法或音频电透视法。

3、巷道掘进迎头构造探测：地震槽波。

4、巷道掘进迎头水害探测：瞬变电磁法、直流电法。

5、工作面顶底板起伏、煤厚变化、断层、陷落柱等异常地质构造精准探测：全波形反演。

2 地震槽波勘探技术2.1 原理及探测方法煤、岩层的密度和弹性波速度差异：煤层<顶、底板围岩。

在煤层中激发的地震波大部分能量在煤层顶、底界面之间来回反射并干涉，从而形成一种特殊的地震波——槽波。

图 1 槽波勘探原理示意图图 2 透射槽波勘探法图3反射槽波勘探法图4透射+反射联合勘探法图5 槽波超前探测2.2 应用范围及特点1、工作面内：（透射槽波勘探、反射槽波勘探、透射加反射槽波勘探）（1）煤层中的构造如褶曲、断层、陷落柱等；（2）煤层赋存情况，如薄厚变化、夹矸厚度变化；（3）老窑、采空区影响范围；（4）侵入岩等非煤物质的延伸范围；（5）煤层破碎、剥蚀带分布等。

2、巷道两侧：（反射槽波勘探）（1）煤层中的构造如褶曲、断层、陷落柱等；（2）老窑、采空区影响范围。

3、巷道掘进迎头：（槽波超前探测）（1）煤层中的构造如褶曲、断层、陷落柱等；（2）老窑、采空区影响范围。

2.3 槽波观测系统设计1、覆盖要均匀尤其是透射能量层析成像，不均匀的覆盖会对结果造成误导。

2、覆盖次数要合理覆盖次数太少、信息量少、结果准确性差；覆盖次数太多导致施工工作量过大，且效果增加不明显。

3、利用尽可能多的巷道探测工作面内构造时，尽可能在可利用的巷道内都布设炮点及检波点。