综合物探在煤矿采空区的应用实例

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。

综合物探技术在铁矿采空区勘查中的应用摘要：文章介绍了高精度磁法与电法技术在济南东部铁矿采空区勘查中的综合应用。

对物探数据综合分析解释，圈定出作业区内铁矿采空区的分布范围。

依据物探资料布设验证钻孔，经过钻探验证，发现采空区位置与物探结果吻合，表明了推断成果的准确性。

说明采用该综合技术在铁矿采空区探测的有效性。

为以后的工程建设规划提供了重要的资料依据。

关键词：高精度磁法；电阻率；采空区引言在工程建设项目中，需要对场地地基进行勘察，查明地下不良地质体的分布情况，为建筑工程设计提供准确、完整的岩土工程勘察资料。

特别是有采空区存在时，对工程建设存在很大的危害。

依据场区内的地质矿产地质情况，该场地内存在铁矿采空区。

因此必须查明采空区的分布特征。

目前，物探技术是采空区勘查的主要手段，但每种物探手段在针对不同的目标体时有各自的优缺点。

依据以往的探测经验，本次工作采用高精度磁法与电测深综合技术勘查，并辅以钻探验证。

1、工作区概况工作区位于济南市东部。

本地区总体上是一个以古生代地层为主体的向北倾斜的单斜构造。

区域出露的地层主要为寒武上统长山组、凤山组，奥陶系下统马家沟组和新生界第四系。

本区岩浆岩为中生代燕山期侵入的辉长岩、闪长岩，属济南辉长岩体的边缘相。

区内岩浆岩体以围子山—丘山为界，以西称唐冶-邢村岩体，以东称沙沟岩体。

岩体沿石灰岩层面侵入，在接触带上赋存了具有工业价值的铁矿床。

采空区顶板岩石原始平衡状态被破坏，在震动、降雨等作用影响下，易发生变形。

在重力作用下顶板发生弯曲、离层以致冒落形成塌陷。

2、方法技术本次工作采用的物探技术方法是高精度磁法、电阻率测深及钻探验证工作。

高精度磁法采用重庆奔腾数控技术研究所生产的WCZ-1质子磁力仪，测量参数为地磁场总场值（T）。

电阻率测量使用的仪器是由重庆奔腾数控技术研究所研制的WDJ-1型数字电阻率仪。

具体工作的技术路线，首先在工作区整体范围内利用高精度磁法勘查，圈定出铁矿分布的平面位置；其次在所圈定的重点异常范围内进行了电阻率测量工作；最终达到精确地推断出铁矿采空区的空间分布特征。

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。

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。

综合物探在山西省某煤矿采空区探测中的应用温来福;郝海强;刘志远;刘国辉【摘要】为充分发挥物探方法在探测地下采空区的优势,查明山西省灵石县英武乡某煤矿地下采空区分布.根据测区场地条件,本文提出了地震勘探和氡气测量相结合的综合物探方法,利用反射波地震勘探的多次覆盖技术具有较高的探测精度,既能准确查明地下采空区分布的优势,又可弥补氡异常无法判断裂隙带产状及其地下延伸情况的不足;利用氡气测量受地形影响小、可准确圈定采空区边界和断裂构造位置的优势等优点,既可对地震勘探成果起到佐证作用,又可避免或减少其多解性.从而实现两种物探方法的优势互补作用,取得了较好的探测效果,该组合模式可为同类场地条件下探测地下煤层采空区提供有意义的借鉴.【期刊名称】《工程地球物理学报》【年(卷),期】2014(011)001【总页数】6页(P112-117)【关键词】综合物探;氡气测量;地震勘探;采空区【作者】温来福;郝海强;刘志远;刘国辉【作者单位】石家庄经济学院,河北石家庄 050031;石家庄经济学院,河北石家庄050031;河北省地质调查院,河北石家庄 050081;石家庄经济学院,河北石家庄050031【正文语种】中文【中图分类】P6311 引言煤炭开采使地下形成了大量的采空区，而作为地质灾害现象之一，煤矿采空区沉降对工农业生产和人民生活造成极大的影响或威胁，也对现有煤矿开采形成安全隐患。

因此，对查明地下煤田采空区的分布显得十分重要［1，2］。

目前，煤矿采空区探测多采用地面物探方法、配合少量的钻探工程的工作模式。

尽管物探方法具有工作成本低、效率高、易于通过开展面积性探测可获取地下采空区的空间分布，但每一种物探方法均具有一定的应用条件和不可避免的多解性，其勘探效果与地形条件、采空区的埋深及规模、测区构造及地层分布、地下水的分布特点均有直接关系。

因此，采用单一的物探方法往往很难达到预期的勘探效果，而采用合理的综合物探方法是唯一的出路［3］。

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。

２００１年第２期河北煤炭３９综合物探方法在煤矿采空区的应用朱叶（中国煤田地质总局第二水文地质队，河北邢台０５４０００）摘要：通过对采空区探测实例分析，阐述了应用综合物探方法评价采空区的充水情况及确定采空区“三带”位置的效果。

关键词：综合物探；煤矿采空区；探测；应用中图分类号：Ｐ６２文献标识码：Ｂ文章编号：１００７—１０８３（２００１）０２—００３９一０２ＡｐｐＨｃａｔｉｏｎｏｆｃ０Ｉｎｐｌｉｅａｔｅｄｐｈｙｓｉｅａ】＿ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇｍｅｔｌｌｏｄｉｎｇｏ“ｉｎｃｏａｌｎｌｉｎｅＺ讯Ｉ、乍在煤层开采、巷道掘进、工程选址之前，须查清所处周围采空区的情况。

如采用钻探方法，效果较直观，但成本高，且为损伤探查，钻孔极可能构成突水通道，也很难控制边界；而综合物探配以少量钻孔不仅克服了以上不足，并能快速准确地判断煤矿采空区的范围及边界位置，评价其含水性。

１采空区的电性特征采空区上方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，地下水便沿破碎岩层和裂缝向采空区汇集并溶解大量的电解质。

在水解作用下，岩层中的钙、铁离子等呈游离状态存在。

因此充水采空区具有低阻高极化率的电性特征；由于冒落、裂隙及离层现象的存在，围岩具有电阻率高、低极化率的特征，形变越大、电阻率越高。

当裂隙带不充水时，呈现高阻特征，充水时呈现低阻特征，据此可确定充水采空区的边界范围。

２方法的选择采用充电法对充水采空区进行普查，以确定采空区的塌陷边界、采空范围和采空层产状，然后采用激电测深进行详查，其效果较好。

而对于采空区“三带”的确定，则采用高密度、高分辨率电阻率方法。

３应用实例３．１河北省贾村煤矿充水采空区探测该采空区（图１）地面已局部塌陷，奥陶系灰岩地下水淹没矿井，煤层采空边界清楚，但最大塌陷边界未知，工程选址难以进行。

为此，进行了综合物探。

３．１．１充电电位与电位梯度分析在采空区上方电位极大值△Ｕ。

和电位梯度△Ｕ蜊，心零值点与采空区的中心相吻合；电位拐点和电位梯度的极值与最大塌陷边界相吻合。

综合物探方法在煤矿水文地质勘查中的应用分析摘要：地球物理勘探的基础是被探测体与围岩存在物性差异，煤矿采空区通常会形成不同类型的异常。

本文以贵州省某煤矿为例，分析综合物探方法在煤矿水文地质勘查中的应用。

其间通过分析区域目标层，选用合适的物探方法，即高密度电测深法和可控源音频大地电磁法，并对采空区电性特征进行测定，对资料进行综合研究，使得采空区探测更加全面、准确。

关键词：高密度电测深法；可控源音频大地电磁法；水文地质勘查；煤矿1 矿区地球物理特征由新至老，该煤矿矿区内及附近出露地层有第四系（Q）、三叠系下统夜郎组（T1y）、二叠系上统长兴组（P3c）、二叠系上统龙潭组（P3l）、二叠系中统茅口组（P3m）。

根据以往的物探成果及测井资料，测区内各岩组的电阻率相对大小如表1所示。

三叠系下统夜郎组（T1y）分为沙堡湾段（T1y1）和玉龙山段（T1y2）。

积水采空区电性层为低阻体，未积水采空区为高阻体。

2 综合物探方法技术要求2.1 方法原理高密度电测深法具有电阻率测深法和电阻率剖面法的双重功能[4-7]。

其中，电阻率测深法测量原理是保持测点不动，不断改变电极距进行多次观测，随着供电电极的逐步增大，电流场逐步加深变广，通过观测视电阻率的变化，了解测点下部地下介质在垂向上的电阻率变化；电阻率剖面法测量原理是保持供电电极及测量电极的距离不变，几个电极同时沿测线逐点移动，观测视电阻率的变化。

它可以了解沿测线左右一定范围及向下某一深度范围内在测线方向上地下介质电阻率的变化。

可控源音频大地电磁法（CSAMT）是一种电磁测深法，针对大地电磁测深法场源随机性、信号微弱和观测困难的缺点，改用人工控制场源，以获得更好的探测效果。

它通过改变发射源的发射频率达到测深目的，通过测量相互正交的电场和磁场分量计算卡尼亚视电阻率。

视电阻率的计算公式为式中：ρ为视电阻率；f为工作频率；Ex为电场分量振幅；Ey为水平磁场分量振幅。

CSAMT法采用的人工场源有磁性源和电性源两种。

浅析综合物探技术在煤矿采空区的应用煤炭资源的大量开采创造了巨大的经济效益和社会效益，但随着时间的推移，采空区越来越多，从而为地表沉降、顶板冒落等事故的发生埋下了隐患，故采用综合物探技术探明煤矿采空区实际情况，以期降低事故影响势在必行。

对此，本文对综合物探技术作了概述，并结合实例就其在煤矿采空区的应用进行了探讨，以供同行参考。

标签：综合物探技术煤矿采空区地质体对于煤矿开采而言，采空区历来是其安全隐患，特别是在开采无规律、小煤窑数量较多的情况下，更需在整合煤矿前做好采空区调查工作。

受此影响，物探技术得以应运而生和快速发展，且通过技术方法的综合利用大大改善了煤矿采空区的治理效果，从而为煤矿安全、高效生产提供了保障。

下面就综合物探技术在煤矿采空区的应用加以分析。

1综合物探技术概述物探技术也就是常说的地球物理勘探，即借助专用仪器设备观测并研究地球物理场特点和变化规律，以通过对环境资源、岩土性质等状况的推断解决地质问题[1]。

由于地质环境相对复杂，每种物探方法均有一定的局限性，显然仅靠某一物探方法很难准确判断评价煤矿采空区状况，因此采用综合物探技术十分必要，即对多种物探技术的综合利用。

其中物探技术主要包括下述几类：一是电法勘探，由于岩石电性有所差异，故可经测量分析电场变化和分布了解采空区形态和位置，若加以细分，又包括电测探法、电剖面法、高密度电法、层探测法等，若煤矿采空区存在积水，电法勘探往往效果较好；二是地震勘探，即由人工激发地震波，并使其在不同弹性的地层中进行传播，然后根据波的振动形状、传播时间等判断界面形态、深度以及地层岩性等，常见方法有瑞雷波法、高分辨率反射波法、地震CT法等[2]；三是电磁法勘探，因其高效、便捷、经济，故可对地下采空区的分布和位置进行圈定，尤其适用于大范围采空区的探测，如地质雷达、甚低频电磁法、瞬变电磁法等在煤矿采空区探测中均有所涉及；四是地球物理测井，即通过声波、密度、电阻率等测井方法获取相关的地层参数，如结合使用钻孔超声成像和孔内常规测井方法，可得到上部地层、采空区性质参数，并根据物性、电性等数据判断钻孔中采空区三带的发育和分布情况；此外，还有适用于未塌陷、体积大的地下空洞探测的微重力法，以及灵敏度高、简单灵活的放射性勘探法等。