综合勘查技术在东北某老采空区探测中的应用

综合物探勘查方法在煤矿采空区应用效果摘要：煤矿矿井采空区探测是地质勘探的难点，也是煤矿采煤安全的保证。

从探测煤矿采空区的地球物理勘查方法着手，分析采空区的地质及地球物理特征，采用高密度电阻率法及瞬变电磁法对甘肃靖远平川牛拜矿区中浅部采空区进行探测。

综合分析低阻、高阻异常体，圈定采空区边界。

两种方法优势互补，能够较好解决采空区探测等地质问题，具有广泛应用前景。

关键词：瞬变电磁法、高密度电阻率法、综合、采空区、电阻率。

平川红会牛拜矿区长期大规模的地下采煤，导致的地面塌陷是该区的主要地质环境问题之一。

地面塌陷、沉降诱发地质灾害，破坏土地资源和生态环境，不仅给煤矿生产造成严重安全隐患，甚至危及人民生命财产安全。

因此，查明不明采空区的分布范围、大小及其富水程度，尤为重要。

目前用于采空区探测的方法有多种，不外乎有3类。

（1）地质钻探：通过布置钻孔方法直接进行钻探取芯验证。

优点是直观、精度高，缺点是费用高昂、工期长，并且难以控制采空区的边界。

（2）地质灾害调查：通过设计图纸及地面沉降区、塌陷区域调查分析，勾画采空区的范围，虽然成本低，但精度也较低。

（3）地球物理勘探：采用各种物探手段对勘探区域扫面控制测量。

优点是速度快、成本低、精度相对较高，能够确定采空区的边界条件及埋藏深度。

不足之处是物探解释具有多解性。

当前在中浅层采空区中，地球物理勘探中瞬变电磁法、高密度电阻率法应用最普遍。

瞬变电磁法主要用于探测埋深100—500m的采空区，具有较强灵敏度，对低阻、高阻分辨率高，受地形、地物条件影响小，施工方便、成本低、效率高。

高密度电阻率法主要用于探测埋深小于150m的采空区，对高阻、低阻分辨精度高，反映效果好，清晰直观且易解释，具有成本低、高效等特点。

两种方法探测深度上优势互补，圈定中浅部采空区位置，具有明显探测效果。

1 工作区概况1.1 区域地质概况工作区位于白银市平川区靖远煤田东部，属于红会牛拜矿区。

矿区位于黄家洼山南缘断裂的西南侧。

综合物探技术在矿山采空区勘察中的应用摘要：随着我国经济实力日益增强，土地资源日益紧缺。

面对社会对建设工地需求的扩大，采矿用地也逐渐减少。

因此，将废弃的大量采空区土地循环利用，做出合理的安排，是未来解决土地问题的良好途径。

但是由于采空区土地的特殊性，我们必须要在安全的基础上对采空区进行建设，因此要重视对采空区土地的勘察及稳定性的测评工作。

下面，文章就结合具体某处铁矿采空区勘察工程实例，运用综合物探技术对铁矿采空区进行勘察，查明了地下采空区的分布情况，并利用钻探验证了物探结果的可靠性。

关键词：矿山采空区；综合物探技术；技术应用1物探和采空区的概述物探是地球物理勘探的简称，它是指通过研究和观测各种地球物理场的变化来探测地质构造、地层岩性等。

物探对物探仪器采集的数据进行分析处理，推断分析过程中产生的异常物体，并结合地质的实际情况，运用相关的计算机软件，使用专业的仪器，探测地表层各种地质体，然后进行地层划分的物理场。

物探是一种勘探方法，可以用来判断地质构造、其它各种物理现象、水文地质条件等。

物探具有试验与勘探两种功能，和钻探相比较，物探具有工作空间广、工作效率高、轻便、成本低等优点，但是物探不能直接取样并观察，一般在进行工程地质勘查时多与钻探配合使用。

采空区，主要指的是由于人工挖掘或者天然地质在地下表面运动形成的“空洞”，通常，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，采空区的出现常常容易使矿山面临着严重的安全生产问题，不仅影响着矿山的正常开采，同时也对人们的生活带来了很大的威胁。

而采空区塌陷程度又难以预测，空间分布特征规律性较差、隐伏性强。

由于采空区的这些特点，量化评判采空区的塌陷程度、空间分布特征规律及分布区域，是工程技术人员一直都在研究的问题。

现阶段，矿山的发展受到采空区的制约，矿山是不断地向深部开发，低压由此不断加大，而地下采空区在地压较大时，很容易出现坍塌现象。

综合物探技术在矿山采空区勘察中的应用2身份证号码：******************摘要：矿山采空区勘察工作在采矿工程施工全过程起到了一定的推动作用，其与工程建设质量有着一定关联性，其应用安全性也和工程安全性有着直接的关系。

勘察人员应高度重视矿山采空区勘察作业。

在实际矿山采空区勘察工作中，因为地形地貌与气候等诸多因素的影响，使得整个勘察工作存在很多不足与难点。

所以，我们从矿山采空区勘察内容与目的等方面分析出发，针对矿山采空区勘察过程中存在的问题进行分析，加强综合物探技术在矿山采空区勘察中的应用，并提出有针对性地解决措施。

关键词：综合物探技术；矿山采空区勘察；应用引言矿山采空区勘察是由专业人士利用各类仪器设备，对矿山项目现场施工与周围区域地理条件进行相应的勘察工作，并对其所获取的信息数据进行分析和研究，确定其对项目建设产生的主要影响，并做出调整，确保项目工程能顺利完成，使得项目工程能够与周围环境相配合。

通常情况下，在矿山采空区进行勘察的过程中常会遇到更为繁杂的地质环境及诸多问题，一旦不能够及时采取合理措施进行预防，就会使得矿山采空区勘察难度增加。

因此，加强综合物探技术在矿山采空区勘察中的应用具有重要的意义。

1矿山采空区勘察的前提根据收集的地质资料与现场试验，不同岩土层即覆盖层与基岩间、基岩与采空（塌陷）区之间均存在着较明显的地震波速差异，即不同岩性地层之间存在波阻抗界面。

地震波在地层中传播的过程中，遇到断层破碎带、采空面、采空沉陷带等CDP剖面图反射波同相轴会出现弯曲、错动、混乱等现象，这为地震反射波法勘探提供了地球物理前提。

在地电场中，岩层的变化、采空区、断层破碎带、采空积水等均会有不同的电性特征表现。

而不同岩土层之间的电性差异为瞬变电磁法工作的开展提供了地球物理前提。

因此，综合物探技术在矿山采空区勘察中的应用至关重要，利用地震反射波法与瞬变电磁法等勘探技术能够判别各岩性层的分布规律，追踪各目的层的连续性，能够识别采空区、采空塌陷区、采空积水等。

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。

综合物探技术在煤矿采空区的应用研究摘要：我国的煤炭开采活动具有历史久、范围广、规模大等特点，而早期煤炭开采活动管理混乱，盲目开采，未能及时填埋治理形成的采空区，时间久之，引起一系列的地表沉陷、断裂等地质灾害，威胁人民生命财产安全。

鉴于此，本文对综合物探技术在煤矿采空区的应用进行了分析探讨，仅供参考。

关键词：综合物探技术；煤矿采空区；应用一、地球物理特征通过对煤层的地质勘探发现，地表的土层为第四系松散层，包含粉质的黏土、二叠系砂岩、砂质泥岩和回填土等。

瞬变电磁法就是利用这些矿岩石之间的电性差异，利用高阻特性，来实现对采空区的勘测。

因此，利用瞬变电磁法对该段区域进行采空勘探作业的原理是地球的物理特征。

（见图1）而放射性测氡法是以氡气作为主要的勘测参考对象。

而氡是惰性气体，它可以从地底段向地表移动，然后通过专业的仪器设备掌握氡移动过程中的地层结构。

而在实际应用中，由于煤层经过开采，采空区上方会形成利于氡气向地表移动的条件。

所以，在采空区勘探的过程中完全可以利用探测移动至地表后氡气浓度判断煤矿采空区的位置和大小深度。

当然，放射性测氡法也正是利用地球物理的特征来实现对地质勘测的目的。

二、物探方法的信息处理1、瞬变电磁法经过对实地的勘测作业后，对所采集到的数据进行初步核实。

然后将所收集到的数据信息经过现代信息化手段实施综合处理，结合相关重要参数经专业计算机软件翻译后生成图像信息。

通过现代信息化数据处理手段，对原始数据资料进行真伪核实、误差辨析、趋势走向等分析工作，再一切确定无误后开始依据专业的数据参数生成图像，主要是提高勘测数据结果的准确性，使整个勘测的结果符合实际应用。

通过对数据信息实施现代化信息处理的前提下，通过对瞬变电磁法所绘测到的信息进行视电阻率等值线图的绘制。

视电阻率等值线图建立以测点为横坐标，所测深度为纵坐标，然后通过对不同时间所采集到的测点数据进行推演，得出新ρ值，经过将横纵坐标网格化后制成图像。

综合勘查技术在东北某老采空区探测中的应用一、引言东北地区是我国煤炭资源丰富的地区之一，随着煤炭开采的不断深入，很多煤矿在经济开采后形成了大量的采空区。

这些采空区不仅浪费了地下空间，同时还存在安全隐患，可能对地面环境造成污染。

对采空区进行综合勘查技术的探测显得尤为重要。

本文将以东北某老采空区为例，探讨综合勘查技术在该地区探测中的应用。

二、综合勘查技术简介综合勘查技术是一种结合了多种勘查手段和方法的综合性探测技术。

它包括了地面勘查、地下勘查、遥感技术、地球物理勘查、遥感技术、地球化学勘查等多种方法。

通过对地质构造、矿产资源、环境影响等方面进行全面综合的勘查，能够更加全面地了解地下的情况和变化，为后续的规划、设计和开发提供有力的依据。

三、东北某老采空区的情况东北某老采空区位于东北地区的一个小城镇，是一个曾经进行了长时间煤炭开采后形成的采空区。

由于历史原因，该地区的采空区面积较大，地下空间空洞较多，地质构造较为复杂。

由于采矿活动的停止，采空区内部可能存在有煤层火灾、地下水涌出、井筒坍塌等安全隐患。

对该地区的综合勘查显得尤为重要。

四、综合勘查技术在东北某老采空区探测中的应用1. 地面勘查通过对采空区周边的地质构造、地形地貌、植被覆盖等进行地面勘查，能够全面了解地表情况，为后续探测提供基础数据。

地面勘查还可以对采空区周边存在的安全隐患进行初步的评估。

2. 地下勘查采用地下勘查技术对采空区进行探测，可以通过地下探测雷达、激光扫描等技术手段获取地下空间的三维信息，包括洞穴大小、空洞位置、地下空间分布等信息。

通过对这些信息的获取，能够更加全面地了解采空区内部的情况，为后续的规划和开发提供依据。

3. 遥感技术利用卫星遥感技术可以对采空区进行全面的遥感图像获取，通过对遥感图像的分析可以了解采空区的地形地貌、植被分布、水文情况等信息，为后续的探测工作提供依据。

4. 地球物理勘查利用地球物理勘查技术，如地电、地磁等手段对采空区进行探测，可以获取地下构造、地质体分布、矿产资源分布等信息，为后续的规划和开发提供科学依据。

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，打破了原有的应力平衡，上覆岩层失去支撑，产生移动变形，直到破坏塌落嘲。

以煤田采空区为例，可将它分为：①冒落带：煤层采空上部岩层出现坍落；②裂隙带：冒落带上方岩体因弯曲变形过大，在采空区上方产生较大的拉应力，两侧受到较大的剪应力，因而岩体出现大量裂隙，岩石的整体性受到破坏；③弯曲带：裂隙带以上直到地面，在自重应力作用下产生弯曲变形而不再破裂。

如果采空区较深且上覆岩层坚硬，则坍塌的可能性较小，即使坍塌下沉，对地面影响也较小；反之，则影响较大。

尤其当采空区尚未充填密实时，在其上方建造高层建筑将诱发地基继续沉陷，使建筑物沉降、局部开裂、倾斜直至倒塌。

2卡法和高密度电法基本原2.1卡法和高密度电法优势卡法和高密度电法用于采空区探测具有以下优越性：①安全便捷，从地表直接进行观测，避免因人员与仪器设备进入地下采空区受井下恶劣环境影响而带来的实测时间长、作业不安全、仪器设备易受潮损坏等弊端；②探测成本低，无需对巷道重新修复或增设大量工程，无需另设井下照明、通风设施。

综合物探方法在采空区探测中的应用肖立锋【期刊名称】《《工程地球物理学报》》【年(卷),期】2019(016)005【总页数】7页(P658-664)【关键词】综合物探方法; 采空区; 勘探; 高速铁路【作者】肖立锋【作者单位】中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063【正文语种】中文【中图分类】P631.41 引言湖南省益阳市境内采金历史悠久，且采金活动多为小集体和私人私采、滥采，大部分无规律和无完整记录，导致了许多隐性采空区的存在，给生产生活和工程建设带来了极大的影响，这就要求对采空区的位置、规模和边界进行探测。

针对采空区探测，国内在利用物探方法查明地下采空区方面开展了大量的工作，采用了不同的方法和技术，形成了较为成熟的工作方法和流程。

常益长铁路穿过益阳境内，为无碴轨道高速铁路，对线路工程的变形与沉降控制要求高，为了彻底排除采空区对高速铁路的安全隐患，必须查明铁路基底的含矿层和采空区分布规律、规模、埋深等情况，提出线路绕避采空区意见，对于无法绕避但可以彻底整治的采空区，进行稳定性评价，提出工程措施意见和建议[1]。

针对本项目中采金洞的特点和前人的工作经验，决定采用激发极化法、高频大地电磁法和高密度电法相结合的综合物探方法开展采空区探测[2-4]，查清线路基底的采空区特征。

2 综合探测方法2.1 探测的目的和内容测区内整体矿产资源分布较多，以金矿为主，有少量石煤和硫铁矿，局部存在高岭土石膏矿，因此主要分布的是金矿采空区。

测区内的金矿主要分为石英脉和蚀变花岗斑岩岩脉型金矿，其埋藏深度一般为40～80 m，最深约200 m。

含金石英脉型金矿床中矿体主要由含金石英脉组成，一般是由于地下的含矿岩浆或者热液沿着断层面或大型节理裂隙自下向上贯入，迫使围岩张开，冷凝形成一定规模的石英脉，本身这种热液强行贯入也会造成围岩裂隙发育，因此石英脉一般分布在岩体断层破碎带或节理裂隙区内，宏观上呈相对低阻特征，岩脉金经开采后充水、充泥，采空区域呈低阻特征，与围岩具有明显的物性差异。

综合物探技术在煤矿采空区勘查中的应用研究
严文成
【期刊名称】《内蒙古煤炭经济》
【年(卷),期】2024()6
【摘要】本文研究综合物探技术在煤矿采空区勘查中的应用。

首先介绍煤矿采空区的形成和特征,随后阐述综合物探技术的应用原理和方法,包括地震波法和电磁法等。

最后,针对不同类型的采空区,提出了技术优化应用方案。

本研究旨在提高综合物探技术在煤矿采空区勘查中的应用效果,为保障煤矿安全生产提供技术支持。

【总页数】3页(P178-180)
【作者】严文成
【作者单位】甘肃煤田地质研究所
【正文语种】中文
【中图分类】P631;TD325.3
【相关文献】
1.综合物探技术在煤矿采空区探测中的应用研究
2.综合物探技术在煤矿采空区勘查中的应用研究
3.综合物探技术在古煤矿采空区探测中的应用研究
4.综合物探技术在煤矿采空区探测中的应用研究
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综合物探技术在煤矿采空区勘察中的应用摘要：在本文之中，我们首先深入分析了煤矿采空区勘察使用的主要技术，分析了这些技术的优势、适用范围以及缺陷，并提出了煤矿采空区综合治理的技术，希望能对相关行业的从业人员起到应有的启发作用。

关键词：综合物探技术；煤矿采空区；勘察一、煤矿采空区勘察主要技术作为工程采空区勘察的主要手段，综合物探技术往往应用在地质测绘完成之后，钻探工作开展之前，物探技术可以作为钻探的辅助手段，物探方法是通过观测与分析地球物理场的变化情况从而使物理问题得到解决的一种勘测手段，在自然界之中，不同物理作用会产生不同的物理场，举例而言，受到重力作用的空间具有重力场，而天然或者人工电力空间具有电磁场等。

对于地壳而言，组成地壳的岩土介质在多种参数之上都会存在着较大的差异，这也将对地球物理场的局部变化产生一定的影响，这种与岩土介质性质相关的地球物理场变化情况往往被称为异常场。

地球物理勘查也就是通过专门的一起来观测地球物理场的分布特点，然后结合已经具备的地质的资料进行研究和分析，推断地下岩土介质的性质以及周边环境资源的分布情况，进而解决多种地质问题。

从目前来看，较为常用的方法包含了电法勘察、电磁勘察、地震勘察以及微重力勘察等多种方法[1]。

（一）电法勘察电法勘察也就是电阻率法，这种方法也就是以岩石电性的差异为根据，通过测量与对地下电场分布和变化的情况来分析矿区的地质问题。

一般来说，会利用采空区与围岩的典型差异对采空区的形态进行分布，目前来看，电法勘察包含了电测深法，高密度电阻率法以及层测深法，这些方法已经广泛的应用到溶洞的探测之中，由于其具有较为良好的分辨率因此取得了预期的应用效果。

（二）电磁勘探电磁勘探法可以从两个角度出发，第一个角度是磁场激发，另一个角度则为电场激发。

我国国内的相关部门已经对电磁勘查进行了深入的研究，研究结果表明，电场激发比磁场激发的勘察范围更加全面，深度更高，能够到达5km到10km的深度，观测起来也较为方便，观测效率相对较高，异常分辨能力也较强。

区域治理CASE综合勘探技术在采空区探测中的应用冀中股份有限公司东庞矿 李志杰摘要：一直以来，不合理的煤矿开采形成的采空区为工程施工埋下了诸多安全隐患。

采空区一旦充水、塌陷就会致使地面产生裂缝、周边民居墙体裂开，会严重影响周边居民的生活，因此，开展采空区探测势在必行。

文章对煤炭采空区进行了详细介绍，并深入研究了综合勘探技术在勘查煤矿采空区方面的应用，希望为相关行业的发展提供借鉴。

关键词：综合勘探技术；煤矿采空区；煤层开采；应用中图分类号：P631 文献标识码：A 文章编号：2096-4595（2020）25-0184-0002一、煤矿采空区概述在地下煤炭被采出以后，会产生相应的空隙，这个区域就叫做采空区。

由于煤炭被开采，煤层上方的岩石层就会变得异常脆弱，没有支撑力，这个区域会因为重力作用下垂。

为了保持平衡，下垂力会进行重新分配，当实现平衡时，下垂力就保持在固定状态，不再变化。

在这个力作用的过程中，变形移动的下垂力会对地面产生影响，极大可能致使地表塌陷、地表沉降以及裂缝。

采空区上方被破坏的区域，也就是上覆岩石层，会形成弯曲带、裂隙带以及冒落带。

二、煤矿采空区的特征（一）采空区地球物理特征煤炭在被开采完毕后，会出现空隙，在岩层间产生一定空间。

由于重力的垂直作用，采空区上方岩层会出现塌陷的情况，致使煤层上覆岩层原有的平衡状态被打破，在水平方向上产生一定岩移，岩石就无法维持之前的完整和连续状态，岩层也会因此破碎，出现大面积裂缝。

若这个区域没有充水，也没有被泥质物填充，电阻率就会高于完整岩石区域，如果电阻率差值不大，电阻率等值线就产生上下不规则波动现象，若电阻率差值明显，会呈现相对高的电阻特征；一旦水、泥以及土填充了空隙，这部分区域的电阻率将会低于周围完整岩石的电阻率，低阻特征明显。

通常情况下，煤矿的底层产状是处于平缓状态的，但也有部分地区的煤层产状处在45度或以上。

例如，辽宁省的煤矿，其地质岩性是由煤层、页岩、砂岩、泥岩等组成的，依据岩性电阻率划分，通常，电阻率最高的是采空区，其次是煤层，然后是灰岩，泥岩和页岩相对来说电阻率低，电阻率值最低的是含水裂隙岩层、煤矿地下水。

综合物探方法在采空区预测中的应用摘要：综合物探目前是在矿区采用的常见勘测技术方案，能够对矿区开采后出现的采空区域以及采空区域的积水情况进行查明，从而为矿区生产、矿井建设提供更好的安全保障，使得安全隐患治理、采矿区域设计以及矿区水患防治提供了良好指引。

关键词：综合物探;采空区;煤矿探查当前我国针对煤矿采空区域的探测，就现状看来，主要还是为了探查遗矿情况、进行工程钻探等等。

而在美国等发达国家，对于各类矿采空区域的检测，主要就是采用综合物探技术。

在某种程度上，美国就是采空区技术最全面的一个国家，美国的矿业企业无论是在电磁法、地震法、电法还是微重力法上都有着很丰富的经验与很前沿的视角，尤其是近年来的高分辨率地震勘探、高密度电阻率法等先进技术的应用，十分值得学习。

但在此之前，业界应该进一步了解基本的综合物探方法。

1.原理与方法技术1.1 微动探测1.1.1 方法原理微动探测技术（MSM）的本质，就是从微动信号当中提取面波的频散曲线，通过，通过对频散曲线进行反向演绎推导，从而了解地下戒指的S波速度，从而了解地质构造的物探方式[1]。

通过S波速度在不同深度层次的水平变化，展开介质分层与构造识别。

本次微动测量的点矩为25m，太真的布置则是十字的两重元台镇。

1.1.2 数据处理为了让数据处更详细清晰，本文选择采用物化探院开发的Micro SWP软件对微动数据进行处理。

而F-K法则是对频率域展开面波提取的技术方案，需要先在野外进行数据采集工作，随后再利用傅里叶变换来完成带通滤波，对不同的信号干扰进行清除，最后再采用最大似然法来获得不同频率的成分功率谱分布，由于这一频率谱属于单值函数，所以能够较好地获得初相速度的频散曲线[2]。

将面波频散曲线通过经验公式或者反演计算得到测点地下横波速度结构，再通过插值光滑计算，最终获得视S波速度—深度剖面图，以此进行地下介质分层以及构造识别。

1.2 瞬变电磁测深1.2.1 方法原理瞬变电磁（TEM）是一种通过不同接地回线往地下发送脉冲式单次磁场，随后在这一次电磁场发射的空隙，通过线圈来接受因脉冲电磁感应出现的二次电磁场，随后再对二次磁场空间以及时间的分布规律，实现时间域的电磁法测探[3]。

第１１卷第５期２０１４年９月ＣＨＩＮＥＳＥ　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＳＶｏｌ．１１，Ｎｏ．５Ｓｅｐ．，２０１４文章编号：１６７２—７９４０（２０１４）０５—０７１４—０７ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－７９４０．２０１４．０５．０２６综合物探技术在煤矿采空区探测中的应用研究李洪嘉，闫绍波，张　超（辽宁省有色地质局勘察研究院，辽宁沈阳１０００１３）作者简介：李洪嘉（１９８０－），男，辽宁瓦房店人，工程师，主要从事于物探找矿、工程物探及工程检测工作。

摘　要：以煤矿采空区探测为背景，将高密度电法和瞬变电磁法相结合。

采用不同装置，对所建立的典型地电模型数值模拟，得到正演数据，然后再进行反演计算，将反演结果与实际情况进行对比、分析，最终得出探测煤矿采空区的最佳组合。

研究认为：偶极－偶极装置是最佳装置，适合勘探深度小于１００ｍ的采空区，其他四种勘探装置各有优缺点，可根据不同的地质情况进行选择；中心回线装置效果最好，但是勘探深度有限，适合稍浅采空区的探测，但是工作效率太低。

综合考虑，大定源回线装置更适合煤矿采空区深部探测，而且工作效率更高。

将偶极－偶极和大定源回线装置应用于某地区煤矿采空区探测中，高密度电法能够清晰的探测出８０ｍ以内的地层情况，划定采空区范围，后经钻探验证，证明推断正确；瞬变电磁法能够探测出２００ｍ以下的采空区情况，推测出一个采空区位置。

后经钻探验证，证实推测。

说明，利用高密度电法和瞬变电磁法综合地球物理勘探，是可行的，也是有效的。

关键词：煤矿采空区；高密度电法；瞬变电磁法；正演数值模拟；地电模型中图分类号：Ｐ６３１文献标识码：Ａ收稿日期：２０１４－０５－０６Ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｏｎ　ｔｈｅ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｏｌｌｉｅｒｙ　ＧｏｂＬｉ　Ｈｏｎｇｊｉａ，Ｙａｎ　Ｓｈａｏｂｏ，Ｚｈａｎｇ　Ｃｈａｏ（Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｂｕｒｅａｕ　ｏｆ　Ｎｏｎ－ｆｅｒｒｏｕｓ　Ｇｅｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　Ｌｉａｏｎｉｎｇ１１００１３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｌｌｉｅｒｙ　ｇｏｂ　ａｓ　ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｔｈｅ　ｈｉｇｈ－ｄｅｎｓｉｔｙ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｔｒａｎｓｉｅｎｔ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｒｅ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｄｅｖｉｃｅｓ　ｃａｎ　ｂｅ　ｕｓｅｄｆｏｒ　ｔｈｅ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｇｒｏｕｎｄ－ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｍｏｄｅｌｓ，ａｎｄ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｄａｔａ　ｃａｎｂｅ　ｒｅｃｅｉｖｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｕｓｅｄ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｗｉｔｈｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｇｏｂ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ｕｌｔｉｍａｔｅｌｙ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｓｔｕｄｉｅｓ　ｓｕｇｇｅｓｔ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｄｉｐｏｌｅ－ｄｉｐｏｌｅ　ｄｅｖｉｃｅ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ｄｅｖｉｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｄｅｐｔｈ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　１００ｍｅｔｅｒｓ．Ｔｈｅ　ｏｔｈｅｒ　ｆｏｕｒ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｄｅｖｉｃｅｓ　ｈａｖｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｓ－ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｂｅ　ｓｅｌｅｃｔｅｄ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｏｎｄｉ－ｔｉｏｎｓ．Ｃｅｎｔｒａｌ　ｌｏｏｐ　ｅｆｆｅｃｔ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｂｅｓｔ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｍｏｓｔ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｓｌｉｇｈｔｌｙ　ｓｈａｌｌｏｗ　ｇｏｂ，ｂｕｔｔｈｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｉｓ　ｔｏｏ　ｌｏｗ．Ｔａｋｅ　ａ　ｆｕｌｌ　ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｂｉｇ　ｓｏｕｒｃｅ　ｌｏｏｐ　ｄｅｖｉｃｅ　ｉｓ　ｍｏｒｅ　ｓｕｉｔ－ａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｄｅｅｐ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｅｄ　ａｒｅａ　ｗｉｔｈ　ｂｅｔｔｅｒ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｔｈｅ　ｄｉｐｏｌｅ－ｄｉｐｏｌｅ　ｄｅｖｉｃｅ　ａｎｄ　ｂｉｇ　第５期 李洪嘉等：综合物探技术在煤矿采空区探测中的应用研究ｓｏｕｒｃｅ　ｌｏｏｐ　ｄｅｖｉｃｅ　ａｒｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｅｄ　ａｒｅａ，ｈｉｇｈ－ｄｅｎｓｉｔｙ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｍｅｔｈｏｄ　ｃａｎ　ｃｌｅａｒｌｙ　ｄｅｔｅｃｔ　ｔｈｅ　ｓｔｒａｔｉｇｒａｐｈｙ　ｗｉｔｈｉｎ　８０ｍｅｔｅｒｓ，ａｎｄ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ　ｔｈｅ　ｓｃｏｐｅ　ｏｆ　ｔｈｅｍｉｎｅｄ　ａｒｅａ．Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃａｎ　ｄｅｔｅｃｔ　ｔｈｅ　ｍｉｎｅｄ－ｏｕｔ　ａｒｅａ　ｂｅｌｏｗ　２００ｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅ　ｐｒｅｓｕｍｅｄ　ｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｉｎｅｄ－ｏｕｔ　ａｒｅａ　ｃａｎ　ｂｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅｓｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ａｒｅｐｒｏｖｅｄ　ｔｏ　ｂｅ　ｔｒｕｅ　ｆｕｒｔｈｅｒ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｈｉｇｈ－ｄｅｎｓｉｔｙ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｔｒａｎｓｉ－ｅｎｔ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ　ｉｓ　ｆｅａｓｉｂｌｅ　ａｎｄ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｌｌｉｅｒｙ　ｇｏｂ；ｈｉｇｈ－ｄｅｎｓｉｔｙ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｍｅｔｈｏｄ；ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｍｅｔｈｏｄ；ｎｕｍｅｒｉ－ｃａｌ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ；ｇｅｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｍｏｄｅｌ１　引　言目前，我国煤矿采空区的探测技术，主要是物探和钻探。

综合勘探技术在采空区探测中的应用煤矿生产过程中，安全事故时有发生，据煤监局统计，水害的危害程度在煤矿灾害中位列第二，仅次于瓦斯，其中老空水危害程度最为严重，占到水害事故的80%以上。

目前，采空区的探测方法主要分为两类：直接法和间接法。

直接法主要是通过地面和井下的钻探确定采空区位置及含水性，此种方法效果较好、准确度高，但因其原成本高、周期长，不利于提高生产进度而很少采用；间接法是采用快捷方便的地球物理的方法，如直流电法，三维地震勘探，瞬变电磁法等[1-6]。

受探测条件及多解性影响，单一方法的探测结果往往与实际情况存在较大偏差。

为此提出了在同一矿区，选用地面与井下相结合的地球物理勘探方法，并辅之必要的钻探验证。

本文以某矿区采空区勘探为例，介绍三维地震、地面与井下瞬变电磁、井下钻探等综合勘探技术的应用及解释采空区精度的有靠性。

1勘探矿区概况某整合矿井地处丘陵区，中部高，东西两侧低，地表一般高程为1076.48～1318.63m ，相对高差100～200m ，地形起伏较大。

井田大部分为第四系黄土覆盖，井田内出露的地层主要有：二叠系上石盒子组中、下段地层，主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组。

山西组厚43.32～59.40m ，平均厚49.68m ，由砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成，含煤1～4层；太原组（C 3t ）厚99.67～118.44m ，平均厚107.20m ，由深灰—灰黑色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层及石灰岩组成，含煤10～12层，以下部煤层发育较好，下部灰岩稳定，且厚度较大。

目前井田内3#、15#煤层为主要可采煤层。

各矿之间矿界明确，水文地质条件相对较为简单。

井田内开采3#煤层后导水裂缝带发育高度为46.30～50.82m 。

该导水裂隙带若沟通山西组及下石盒子组下部砂岩含水层，采空区将会形成老空水，沿裂隙涌入坑道，对矿井生产造成危害。

为此在三作者简介：李学文（1971—），男，物探高级工程师，2003年毕业于中国矿业大学，硕士研究生，从事物探、地质工作。

综合物探法在矿区采空区勘查中的应用矿区地下隐伏采空区的存在严重威胁着生产和人员的安全，运用科学合理的手段进行空区探测，是保障矿山安全的重要措施。

本文从采空区勘探角度出发，阐述了地震映像法和高密度电阻率法的工作原理、特点和技术方法，并分别利用对高密度电阻率法和地震映像法两种地球物理分支方法，对烟台市福山区王家庄村位于福山铜矿矿区采矿区进行采空区勘察研究。

地震映像法和高密度电阻率法这两种不同的物探方法在实际勘察中可以达到相互验证、相互补充的作用。

本文的研究旨在通过本次物探工作，查明工作区内采空区及塌陷位置的分布特征，为钻孔验证提供依据。

标签：高密度电阻率法地震映像法采空区应用1 概述近年来我国发现的地质灾害中50%以上是人类活动所造成的，其中矿区采空区地质灾害发生频繁。

大规模的矿产资源开发，形成的矿区地下采空区，导致大面积地表沉陷，地面建构筑物、交通设施、生活基础设施、土地等遭受到严重破坏。

运用合适的地球物理探测方法，并快速有效地查明这些矿区采空区的地质灾害的空间赋存特征，对于指导地质灾害的治理和施工工程尤为重要。

因此高度认识矿区采空区的危害和面临的严峻形势，进一步加强对矿区采空区的管理，开展对采空区的探测研究，以期能准确圈定出采空区（含采空影响区）、陷落柱及断层等地质异常体的确切位置及其赋水性，具有重要的现实意义。

烟台市福山区王家庄村位于福山铜矿矿区采矿区范围内，据现场调查情况，该村地下存在多条采空巷道，且出现过塌陷现象。

为查明采空区等不良地质现象的存在状况，本文采用高密度电法和地震映像法进行勘察，为防止出现塌陷等地质灾害和下一步采取措施消除建设工程隐患提供依据。

通过本次物探工作，查明工作区内采空区及塌陷位置的分布特征，也为下一步钻孔验证提供了依据。

2 本文主要勘察方法技术2.1 地震映像法2.1.1 地震映像法采空区探测原理地震映像法是近10年来用于探测浅部介质中纵、横向不均匀体的有效方法。

地震映像法，又称地震共偏移距法，是以相同的小偏移距逐步移动测点来接收地震信号，在地面或水面对地下目标体进行连续扫描，利用多种地震波信息来探测地下介质变化的浅层地震勘探方法。

综合物探在煤矿采空区探测及应用【摘要】本文介绍了采用综合物探勘查煤矿采空区及采空积水区的准确位置。

通过实例介绍了地面瞬变电磁法和测氡法的技术原理、工作方法及综合物探勘查应用效果。

结论表明，综合物探在勘查煤矿采空区及采空积水区准确位置方面，效果良好，是一种行之有效的勘探方法。

【关键词】综合物探；采空积水区；应用效果0序言安全生产一直是煤矿运行的重中之重，面对煤炭市场萎靡，提倡降低开采成本的前提下，从而对查清影响煤矿安全生产的水文地质条件提出了更高的要求。

近年来，矿区透水事故不断发生，给企业造成重大的人员伤亡和巨大的经济损失，因此综合物探在矿区水文地质勘查中的应用也日益增多和倍受青睐，以从根本上预防矿区水灾害的发生，为煤矿的安全生产进行保驾护航。

1矿区地层电性、氡浓度特征1.1电性特征煤层采空区形成以后，若采空区不充水或充水不足时，则该区域导电性变差，表现为高阻异常，若采空区充水时，由于水体良好的导电性，使该地段电阻率明显低于围岩。

通过瞬变电磁法勘探，对比水平及垂直方向视电阻率变化情况，高阻异常区为采空区位置，低阻异常区域采空积水位置。

1.2氡浓度特征煤矿采空区形成后，改变了地下地质体的应力分布状态，促使地质体发生变形，从而改变了地下气体的运移与集聚环境，氡射气元素向采空区运移，向采空区集聚，在地表形成一个与采空区形态相应的氡异常区。

因此，可以通过测量地表氡元素的浓度来圈定煤矿采空区的位置和范围。

综上所述，采空区及采空积水区在井田中与其周围的岩土层形成了明显的电性及氡浓度的差异，具备了瞬变电磁法及测氡法探测煤层采空区及采空积水区的地球物理前提。

2工作方法、仪器及数据采集2.1地面瞬变电磁法使用美国ZONGE公司研发的GDP-32II接收机，信号发射采用美国ZONGE 公司为该工作站配套的GGT-10中功率发射机。

具有自动存储功能，适应范围宽、自动化程度高、稳定性好，大存储量、高分辨率、高灵敏度等特点。