铁路煤矿采空区的综合物探研究
煤矿采空区探测方法探究
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。
煤矿井下综合物探超前探测技术与应用
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。
综合物探法在矿区采空区勘查中的应用——以烟台市福山区王家庄村
沉陷 ， 地 面 建构 筑 物 、 交通 设施 、 生 活基 础 设施 、 土地 等 遭ห้องสมุดไป่ตู้ 术 ， 它提 供 的 数据 量 大 ， 信息多， 并 有 观 测精 度 高 、 速 度 快 受到严 重破 坏 。运 用合 适 的地球 物理 探测 方法 ， 并 快速 有 等 特 点 ，在 工 程 与环 境地 质 等 方面 取 得 了 良好 的地 质 效 效 地查 明这些矿 区采空 区 的地质 灾害 的空间赋 存特 征 ， 对 果 。
塌 陷 位 置 的 分布 特 征 ， 为钻 孔验 证 提 供 依 据 。
关键词 ： 高密度 电阻率法
地震映像法
采空区
应用
（ ４ ） 由于 每个记 录 都采 用 了相 同 的偏 移 距 ， 地 震记录 上 的时 间变化 主 要为地 下地 质 异 常体 的反 映 ， 给 资料 解释 带
１ 概述 来 极大 的 方便 。 近 年来 我 国 发现 的地 质 灾害 中 ５ ０ ％ 以上 是人 类活 动 ２ ＿ ２ 高 密 度 电 法 所造 成 的 ， 其 中矿 区采 空区地 质 灾害 发生频 繁 。大 规模 的 高 密度 电阻率法 是集 电剖 面和 电测深 于一体 ， 采用 高
综 合 物探 法在 矿 区采 空 区勘 查 中 的应 用
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以烟 台市 福 山 区王 家庄 村 地 下 采 空 区勘 察 为 例
张 雪 飞 孙 珊 珊 王 忠辉 （ 山东 省第三地 质矿产勘查院）
摘要 ： 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 ， 频 率域 中进行 ， 图示直观 。
采空区物探工作实施方案
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。
综合物探法在平朔东露天矿铁路专用线煤窑采空区探测的应用
ｓ ｃ ｓ ｔ ｅ ｇ ａ ｉｈ ｏ ｔ ｎ ｂ ｉ ｇ ｉ ｄ ｎ ｄ ｎ ｅ Ｏ ｈ ｇ ｗａ ｒ ｉ ｙ ａ ｄ ｏ ｈ ｒ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｃ ｎ ｔ ｕ ｔ ｎ ｕ ｈ ａ ｈ ｏ ｆｗｈ ｃ ｆ ｅ ｒ ｓ ｈ ｄ ｅ ａ ｇ ｒ ｔ ｉ ｈ ｙ， ａ ｌ ｎ ｗａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｉ ｅ ｒ ｏ ｓ ｒ ｃ ｉ ｎ ｏ ａ ｄ ｌ ｎ ｐ ｒ ｔ ｎ Ｉ ｒ ｅ ｏ ｓ ｌ ｅ ｔ ｅ ｐ ｏ ｌｍ ｂ ｖ ， ｈ ｓ ａ ｔ ｌ ｐ ｌ ｓ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｅ ｅ ｓｖ ｅ ｐ ｙ ｉａ ｎ ｏ ｇ ｏ ｅ ａ ｉ ． ｎ ｏ ｄ ｒ ｔ ｏ ｖ ｈ ｒ ｂ ｅ ａ ｏ ｅ ｔ ｉ ｒ ｉ ｅ ａ ｐ ｉ ｈ ｏ ｒ ｈ ｎ ｉ ｅ ｇ ｏ ｈ ｓｃ ｌ ｏ ｃ ｅ
关 键 词 ：综 合 物 探 法 ；采 空 区 ；Ｅ Ｈ４电 磁 成 像 系 统 ；ＡＧ 高 密 度 电 法 ；探 地 雷 达 Ｉ
中 图分 类 号 ：ＴＤ ０ －５ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ —０ １ ２ １ ） ９ ０ １ － ４ ０ ４４ ５ （ ０ ２ ０ — １ １０
第 ２ １卷第 ９期
２１ ０ ２年 ９月
中 国 矿 业
ＣＨ Ｉ ＮＡ Ｉ ＮＧ ＡＧＡＺＩ Ｍ ＮＩ Ｍ ＮＥ
Ｖｏ １ Ｌ ２ ，ＮＯ ９ ．
Ｓｅ ｐ． ２０１ ２
综 合 物 探 法在 平ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ朔 东露 天 矿 铁 路 专 用 线 煤 窑 采 空 区探 测 的 应 用
综合物探技术在采空区探测中的应用及研究
． 存在 的采空 区进行勘探工作 ， 了解 开采境 界 内采 空 区的详细信 ３ ３ 探 测方 法 工作设 计 来 １探地雷 达。本次探测工作全部 采用美 国 Ｇ Ｓ 公 司生产 的 ） ＳＩ 息， 以便采 取有效措施 进行 空 区处 理 ， 对露 天开 采 中存在 的危 险
Ｉ －０ ０型探地雷达数据 采集 系 统及 ３ ０ ２ ７加强 型天线 ， 器 的 仪 与灾害提 出警戒 和预报 ， 防止并最终 消除露 天矿开采 中存在 的危 ＳＲ ３ ０ 各项技术 指标 均能 满足探 测要 求 。为了保 证雷 达数 据具有 较高 险， 确保作业人员及设备安 全 ， 保证 矿山生产持续稳定 发展 。 信噪 比和提高 分辨率的 目的， 雷达 探测 点距为 ０ ３ 即每米采 ． ３ｍ，
综 合 物 探 技 术 在 采 空 区探 测 中 的应 用 及 研 究
杨 汉 臣
摘 要 ： 过对测 区开展浅部 采空 区的地 质 雷达 和高 密度 综合探测 ， 到 了浅部采 空 区分布 的剖面 图和平 面 图， 通 得 并划分
了重点异 常区， 结合探测结果 证实 了两种方 法做 到 了互补 ， 互证 ， 定位 、 定性准确 ， 测效果 明显。 探
在测区 ０ｍ－ ３ － ０ｍ深度 范 围内 ， 用具 有高 分辨率 、 采 高探 测精 度 描测量 。此次采用 的装置类型为 ＭＮ Ｂ三极排列和 排列两种装 －
继续压浆直 到压不进 水泥浆为止 ， 然后慢 慢提起 压浆 管使压浆 孔 人可 以下 到地 面以下 ３ Ｏ多米 处处 理断 桩。４ 根据具 体情 况 ， ） 考
究所 生产 的 ＷＤ Ｄ ３型 ＷＤ Ｄ ３多功 能数 字直 流激 电仪 为 测控 Ｊ－ Ｊ－
３ 采 空 区探 测 方法 与技 术
煤矿采空区勘查的工作方法探讨及预期成果
煤矿采空区勘查的工作方法探讨及预期成果摘要：由于矿山开采导致采空区居民房屋及其它附属设施不同程度的房架子侧倒，墙体裂缝、基础下沉，使附近地质环境条件变得极其恶劣，严重的威胁着区内居民的正常生产、生活。
因此，煤矿区采煤沉陷综合治理工程势在必行。
关键词：塌陷区；勘查一、工程概况辽宁省凤城市爱阳镇煤矿区煤炭资源开采历史悠久，上个世纪20年代已进行开采，大量私挖乱掘导致地下采空区分布广泛。
采空区严重的威胁着区内居民的正常生产生活。
近年来，地面沉陷涉及到的各村庄联名请愿上访，由此引发的社会不稳定事件时有发生，煤矿区采煤沉陷综合治理工程势在必行。
1.1自然地理1.1.1、气象项目区属北温带湿润区大陆性季风气候，最高温度37.3℃，最低温度-32.6℃，年平均降水量998.2mm，年均霜冻期206天，平均冻土深度138cm。
1.1.2、水文勘查区地表河流主要为爱河，属于鸭绿江水系，丰水期水量较大，枯水期水量小。
1.1.3地形地貌：主要为低山丘陵区和丘间谷地。
（1）低山丘陵区海拔标高260.8m~567.2m，地形坡度15°~35°。
区内地形较为陡峭，山体走向近东西，植被比较发育。
（2）丘间谷地海拔标高303.8m~225.2m，相对高差78.6m。
丘间谷地呈树枝状分布，区内支沟多呈V型，沟底纵坡降较大。
1.2地质环境条件1.2.1地层地层岩性主要为新生界第四系全新统冲洪积层、中生界侏罗系下统长梁子组。
（1）中生界侏罗系下统长梁子组岩性为灰色、灰绿色中粒石英砂岩、灰色粉砂质页岩、粉砂岩、灰色粉砂质页岩与黑色炭质页岩互层，夹砂岩及煤层。
（2）新生界第四系全新统冲洪积层主要由冲、洪积砂、砾石层组成，厚度2～10m。
1.2.2地质构造根据野外调查和收集资料，矿区整体上呈一单斜构造，地层走向近EW，倾向N，倾角40°～55°。
区内断裂构造不甚发育，尚未发现对煤层有破坏作用的断裂存在。
西平铁路彬县下沟煤矿采空区方案研究
调会 ， 收集 到下 沟煤 矿井 上 下对 照 图 、 泾河 下 特 厚 《
铁路有关的两个采空 区分别为 Ｚ ２０ 、Ｈ ８３ Ｆ８ １Ｚ ２０ 。 Ｚ ２０ 采空区： Ｆ８１ 南北走向长 １５ｍ， ００ 东西方 向 宽 ９ ｍ， ０ 煤层厚 １． ｍ ０ ５ ８月开始回采 ， ０ ０ Ｉ 。２０ 年 ２ ６ ０ 年 ５月 回采结束 ， 回采时底 部留 １５— ． ． ２０ｍ厚底 煤， 割帮煤 ２７ 放顶煤约 ５４— ． ｍ ．ｍ， ． ５９ 。 Ｚ ２０ 采空区： Ｆ ８３ 南北走 向长 １２ｍ， １１ 东西方 向 宽 ９ ｍ， ０ 煤层厚 １． ｍ ０ ７ ５月开始回采 ， ０ ０２ 。２０ 年 ２ ７ ０
２ 下沟煤矿采空 区勘察 经过
西 平 铁路 勘 察期 间 ， 过 现 场 的调查 及访 问未 经 发 现有 煤 矿采 空异 常情况 ， 测 阶段 在地 表 布置 直 定
煤矿 的监测资料和现场观测桩位基础上予 ２０ ０９年 ６ 月继续进行地表变形监测工作， 见表 １ 。 根 据 下 沟 煤 矿 地 表 变 形 观 测 成 果 可 以看 出 ，
关键词 ： 西平铁路 ； 采空 区； 方案研究
中图分类号 ： ２ ２ ３ Ｕ １． ２
１ 下沟煤矿采 空区特征
下 沟煤 矿 为 陕 西 省 彬 县 县 属 煤 矿 ， 田面 积 井 ７５ｉ 开采 ８号 煤 层 （ 西 平 铁路 通 过 煤 矿 采空 ．ｋ ， ｎ 见 区工 程地 质纵 断面示 意 图 ）煤层 平均 厚度 １．７ ， ６６ｍ， 该矿 １９ ９ １年建 设 ，９ ７年 １ 投 产 ， 设 计 能力 １９ ０月 原
表 变 形 较 ０６ 月 个
图 ２ 衬砌 断 面
甘
４ １２ 预 留净 空 ．．
综合物探技术在煤矿采空区勘查中的应用研究
未塌 陷时 的情况 ， 由于采 空层 的纵 横 向尺 度 相对 较 但 小 ， 般井巷 式 开 采 宽 高 尺 度 不 超过 １ 房 柱 式 开 一 ０ｍ，
采宽高 尺度 不超 过 ３ ×１ 因此影 响带范 围相对 有 ０ ０ｍ，
渊 。 。９ ９年生 ， 男 １５ 副教 授 。 在 长 安 大 学 地 测学 院从 事 地 震 勘 探 教 学 与科 研 工 作 。 邮编 ： １０ ４ 现 ７ ０ ５
摘
要 ： 地震 反 射 波 法和 瞬 变 电磁 法基 本 勘 探 理 论 的指 导 下 ， 析 并 论 述 了煤 层 采 空 区 可 能 引起 的 地 球 物 理 场 的 在 分
异 常特 征 以及 分辨 率等 问题 ， 时 ， 高精 度 和 高分 辨 率 勘 查要 求 下 ， 物探 资 料 的 采 集 和 处 理技 术 进 行 了讨 论 。 最终 。 同 在 对 结合 具 体 工程 勘 查 实践 ， 明 了在 煤层 采 空 区勘 查 中采 用综 合 地 球 物 理 勘 查技 术 的 有 效 性 。 证 关 键 词 ：综合 物 探 ；分 辨 率 ； 常 ；采 空 区 ； 层 异 煤
２ 资料采集与处理技术 ［ ］ ２
２ １ 资 料 采 集 ．
１ 勘 查 基 本依 据 ［ ］
１ １ 地 震 反 射 波 法 ．
２ １ １ 地 震 ．．
正常情况 下 ， 层 与 顶底 板 岩 层 具 有 较大 的波 阻 煤
由于煤 层采 空后 ， 覆地层 可 能塌 陷或 不塌 陷 ， 上 正 常情况 下 ， 地层 塌陷 所造 成 的波 场 异 常要 大 于 或 多于
其 特征 主要 为 ： 相 轴 断 续 或 杂 乱 、 同 同相 轴 上 凸或 下 凹、 能量 降低 或 出现 空 白带 或 局 部亮 点 、 率 降低 、 频 极 性 反转 及异 常绕射 波发 育 等。
矿山采空区空天地一体化精确探测系统
项 ，保 障 了 矿 山 安 全 生 产 ，其 中 ，
国 家 科 技 项 目 10余 项 ；部 委 、 地 方 政 府 等 技 术 支 撑 项 目 20余 项 ；
矿 山 企 业 技 术 服 务 项 目 100余 项 。
共获得关于采空区的省部级奖一 等 奖 2 项 ，二 等 奖 3 项 。
采空区三维空间成像
矿山采空区灾害探测体系
★ 露 天 矿 山 ：边 坡 形 态 测 量 、 边 坡 变 形 监 测 、 开 采 方 量 测 量 。
★ 其 他 工 程 ： 尾 矿 库 （排 土 场 ） 边 坡 、 溶 洞 形 态 、 其 他 地 下 空 间 探 测 与 测 量 。
+ 五以来，中国安科院共承
k i f I 现 场 布 |= > | 数 据 采 集 1 1 = > | 数 据 处 理 及 拼 接 旦 和 参 与 的 采 空 区 页 目 达 1 3 0 余
r
岩层差 岩层稳
正 常 掘 进 40m 正 常 掘 进 70m
激光扫面采空区
X
声纳扫描采空区
根据精确探测结果治理采空区
根据实际揭露悄况 评估预报准 确 性 I
下 一个生户循环
Байду номын сангаас
预报距离不足30m超 前距时停止掘进
★ 地 下 矿 山 ：井 巷 工 程 及 采 空 区 探 测 与 测 量 、溜 井 变 形 监 测 。
备 包 括 ：高 密 度 电 法 仪 、 连 续 电 导 率 剖 面 仪 、 全 自 动 重 力 仪 、 探 地 雷 达 、 中 国 矿 大 探 地 雷 达 、 三 维
地 震 仪 、 核 磁 共 振 找 水 仪 、 地 质 超 前 预 报 系 统 等 ； 采 空 区 监 测 设 备 包 括 ：钻 孔 倾 斜 仪 、 爆 破 振 动 监
综合物探方法在矿产采空区勘察中的应用效果研究
Ｇｏｎｇ Ｃｈｅｎｇ ＳｈｌＬ ｕ
建 筑 与 发 展
Ｊ ｏ ｈｕＹ ａＺｈ ｎ ｉ ｎＺ ｕＦ ａ ・ ６３ ・
综合物探方法在矿产采空区勘察中的应用效果研究
何辉平 新 疆有 色矿业技术有限公 司 新疆 鸟鲁木 齐 ８０ ０ ３ ０２
【 摘 要 】 以往 。限 于地质环境质量措施及 开采技 术等 方面因素的影响，大多数的矿产采空区并 未进行有效地治疗 ，导致 出现 大面积的地面沉
区，此结 果体 现 了综 合物 探方 法 的优 势 。
２综合物探方法 的选择 ．
２１ ． 高精 度 磁 测
高精 度磁测 的原理 、方法较 为成熟 ，且外界条件对磁 异常和磁性 参数 的影响较 小．可 用于定 量计算 ，属于 当前 探测精度较 高的一种物
探方 法 。但 是 ， 当前 国内利 用此方 法 直接探 测 煤矿 采空 区的实 践不 多 ，原 因在于 矿产 被采 空 以后 ，磁异 常会 降低 或者 消失 ，就只 能依
照磁异常 的变化来判 断是 否存在 采空 区，但 是无法通过测度 磁异常来
反映采 空区的其他 指标 。该工程拥 有勘探期 间的磁测资料 ，这 位在采
空区探测 中应 用高精 度磁测方法 奠定 了基础 。依照矿产 开采前 后磁场
４应用效果分析 ．
依照上述方法对 ５ ＃剖面 、６ ＃剖面的解释结论，对推断的结果进行钻
的变化 ．并 结合开采前 的物探 资料 ，借助高精 度磁测的方 式探 测采空
区的 空 间分布 和 埋深 。基 本操 作 思路 为 ： 参照磁法 勘探 中剩余 异常研 究的基本原 理，将实测的 剖面 落到原 磁 异常等值线 图上 。截取煤矿 开采之前的磁异 常 Ｚ ：再将实测 总场 ａ
2016.10.30采空区(老空区)物探技术
老空水害治理物探技术物探技术的应用是矿井防治水工作的一项重要内容。
物探是一种探测手段，可以为防治水整体规划提供资料。
老空区水害是影响我国矿山安全生产的重大灾害之一，应用综合物探技术、结合钻探和地质分析可查清老空区的开采规模、开采位置、空间形态及冒落、积水等情况。
因此利用物探技术可有效避免老空水突水事故的发生。
物探技术中，电磁类方法勘探对水反应敏感，是探测老空水源、老空水水位、老空水分布范围、导水含水通道的首选方法。
老空区水害治理的物探技术应采用井下与地面相结合的综合勘探方法。
先地面水文物探（区域），后井下针对性勘探(局部、重点)，不留死角。
在掘进巷道前方存在老窑、断层等地质构造时，可以使用物探进行超前探测。
先物探后钻探，能减少或避免突水事故的发生。
《煤矿防治水规定》第四十条规定：矿井可以根据本单位的实际，采用直流电法（电阻率法）、音频电穿透法、瞬变电磁法、电磁频率测深法、无线电波透视法、地质雷达法、浅层地震勘探、瑞利波勘探、槽波地震勘探方法等物探方法，并结合钻探方法对资料进行验证。
这个规定充分说明物探技术是解决矿井水（包括老空水）问题的重要手段。
一、老空区积水特征1.老空区积水历史久，资料少，范围不详，难以探测；2.连通性好，出水速度快，很难预防，易造成较大伤亡；3.钻探手段探测难度大（几钻打不着，就不愿意打了）；4.多存在于浅部露头区域；同时可能存在水、瓦斯、有毒气体等危险因素；5.老窑突水速度快，来不及防范，数小时内就会淹面、或淹井。
二、物探技术探测老空区水害的物理依据煤层被开采后，由于煤层层位缺失和上覆岩层运动，形成采空区。
采空区范围岩层的某个或某几个物理参数与未采的同层位岩层相比发生了变化。
其中采空区范围内的电阻率这个物理参数变化最为明显，采空区充水时电阻率值降低，采空区未充水时电阻率值升高，这就是物理探测的前提，即探测目的区域与周围区域存在明显的物性差异。
综上所述，当有采空区存在时，无论其含水与否，都将打破地层电性在纵向和横向上的变化规律。
对煤矿矿区的综合地质勘探的探讨
为煤 炭 的 后 续 开发 提 供 依 据 。
关 键 词 ： 质 勘探 ； 矿 ； 地 煤 开发
目前， 煤矿深部开采 中的地质勘探技术是以地球物理方法为先 圆周上 内接正三角形顶点处各设 置一套微动观测仪。这种观测方式 可采用 由 ３ 个 导， 其它基础地质手段加以配合， 依托计算机技术实现地质工作 的动 勘查深度与台阵的大小成正比。根据勘查深度的要求， 态管理是煤矿深部开采地质勘探的特点 。其工作模式可分为三个层 或 ３个以上不同半径 的同心圆组成观测台阵； 线勘查 。在煤 田勘 ｂ 坝０ 面：井 田范围主要可采煤层开采地质条件评价；采 区地质条件勘查 ； 查这种大面积勘探 中， ａ ． ｂ ． 单点勘查 已经不能满足生产要求 。可采用测线 ｃ 综 采工作面地质条件超前探测 。 倍０ 观测系统， Ｓ波速度剖面成果 图。 面） 获得 在测 区内按一定间距布置 煤矿 由于受矿井地质条件差 、 断层发育 、 煤厚变化大等地质 因素 这样 的测线， 可实现二维微动测深勘探 ， 并反演测区三维 ｓ波速度结 的影响， 造成生产接续 紧张， 单靠一种勘探手段很难摸清煤层赋存状 构， 结合钻孔及其它地质 资料， 可进一步解释速度异常区域的地质意 ｃ ． 在仪器数量足够多 的 况及构造发育规律， 采用综合勘探方法， 多种勘探手段结合并用， 地面 义；平面探查。在矿区或者要求更精细的勘探， 采用三维物探手段， 井下先期施工多用途探巷， 配合钻探及井下物探 情况下可采用平面观测， 并反演测区三维 ｓ波速度体 ， 从而圈 出速度 等手段， 针对影响生产 的地质因素开展各项专题研究， 不断进行资料 异常体或者面。 的动态综合分析， 了较好的地质效果， 取得 为矿井 的安全高效生产提 ２３井下钻探及综合物探 ． 在放水试验对主要含水层 的富水性达到宏观控制ｆ 矿井 、 区） 采 的 供 了有利 的地质保障。 合理选择勘探 目的层， 充分利用井下巷道， 以大流量 、 大降深的井 基础上， 对富水 区的每一工作面， 针对不 同的条件 ， 采用各种物探手段， 下放水试验为主， 钻探与物探相结合， 多种方法相互验证 、 相互补充 的、 探明局部导水构造 、 隔水层变薄带及局部富水带， 再用少 量的钻探手 综合水文地质勘探方法， 是查清类似矿井水文地质条件， 解放受水害 段进一步验证， 有针对性 的重点布置注浆改造 、疏水降压等治水工 威胁 的下组煤的有效技术途径 。 程。 １传 统 水 文地 质勘 探 ａ ． 井下直流电法透视： 从大的范畴来说， 井下直流电法透视仍属于 １ ． １方法 矿井直流电法 。 目的是探测采煤工作面内部的导水构造 、 其 底板含水 受岩溶承压水威胁 的矿井， 底板突水是各类 因素综合作 用的结 层的集 中富水带 。 ． Ｅ ｂ Ｔ Ｍ探测： 电磁法（ 瞬变 简称 Ｔ Ｍ） Ｅ ， 它是利用大功 果， 突水机理 主要包括：岩溶裂隙水网络的发育情况 ， ａ ． 是发生底板 突 率的发射装置 向铺设在地面的矩形线圈ｆ 或称发射框１ 发送双极性 大 水的物质基础；隔水层 的厚度及岩性特征， ｂ ． 是突水 的制约因素；采矿 电流， ｃ ． 在电流开启和关断时， 电磁感 应作用产生 电压脉冲， 由于 电压脉 活动造成底板的破坏， 是底板突水的诱导 因素；． ｄ断裂构造及原生构造 冲的衰减产生感应磁场饵 一次磁场）一次磁场随着时间的推移， 。 在地 裂隙的发育程度， 是导致底板突水 的关键 因素．水压与矿压 的偶合作 下介质中产生涡流。地下涡流的变化又生产二次磁场， ｅ ＿ 由于不 同地质 用也是导致底板突水的重要因素。 体其电性特征存在差异， 其二次场的衰减亦存在差异 。因此， 通过研究 １ ． ２传统方法的局限性 二次场的衰减规律， 可达到推测 、 分析地下地质异常体的 目的。Ｔ Ｍ Ｅ 而任何一种单一的勘探方法， 只能大致探 明某～种突水因素， ： 探测可以探测不 同高程 的相对 富水区， 如 以便有针对性的采取防治水措 采用传统的地 面钻探 、 抽水及注水试验， 只能探明某一点 的岩溶发育 施 。ｃ ． 波 Ｃ ：Ｉ 弹性 ＴＩ 地震层析成相技术， Ｉ 可以推测主要构 造的发育情 及富水情况对 于整个开采范围的富水规律难以有效的探明。 另外， 况， 矿 但由于该项技术起步 比较晚， 还有待于进一步完善提高。ｄ ． 瑞利波： 井突水是一个十分复杂 的问题 ， 不可能用一个统一 的规律进行描述， 利用瑞利波探测技术可 以对掘进巷道前方的地质异常体， 特别是断裂 也就是说， 随着空间的变化， 水文地质条件发生变化， 突水 因素在 构造进行超前探查， 各类 预防突遇断层出水 。该项技术对于探测前方构造 突水 过程 中的作用相互交替变化， 断层导水 型突水， 如： 构造的突水 机 效果较好 。 理起到 了主导作用， 而底板破坏型突水， 采矿动压是突水 的关键因素 。 综上所述， 对于受底板岩溶水害威胁的矿区， 对水文地质 条件 的 因此， 防止底板 突水， 要 就必须对各类突水因素进行全面探查， 有针对 探查， 应以各种规模的放水试验为主要探查手段， 以此为基础， 采用多 性的实施综合治理， 才能有效 的防止水害事故的发生。对水文地质条 种物探及钻探手段 ， 对局部 的水文地质异常区进 一步查 明， 达到相互 件的探查， 采用单一的探查方法显然是不够的。 补充 、 相互验证， 充分体现多种勘探方法的综合效应， 可取得十分显著 ２ 采用 综 合方 式进 行 地质 勘 探 的技术效果。 ２１采 区地面地震勘探 ． ３结 论 采区设计前， 通过采用地面地震勘探手段， 明采 区构造形态和 查 煤矿开采地质勘探技术的发展方 向是将地球物理方法 、基础地 断层发育规律 ， 明煤层赋存状况及底板起伏形态， 响开采的含 质勘探手段与地理信息系统技术进行有机结合 。 查 对影 利用三维地震 、 瞬变 水层富水 陛进行评价， 并提出水 害防治措施， 区设计提供可靠的 电磁 、 为采 矿井物探 、 地面钻探和井巷工程等多元数据， 明采区内断层分 查 地质资料 。 布、 煤层埋藏深度与厚度 、 岩溶裂隙发育带 的分 布和隔水层厚度 等。 同时本阶段的主要 工作也是进一步查 明采 区范 围内的小构造 ， 利用地理信息系统作为平 台建立矿井多元信息集成系统， 把三维地 包括落差 ５ ｍ左右的断层 、 陷落柱和采 空 区的空间分布形态， 根据采 震 、 瞬变电磁 、 矿井物探 、 构造地质 、 水文地质 等多元信 息进行 复合 、 区衔接的要求应 提前布置实施。现 已成熟的探测技术包括三维地震 综合分析后建立预测与评价模型， 实现地质资料 的信息化 、 数字化和 勘探 、 电磁法 、 瞬变 矿井直流电法和钻探。地面物探方法较矿井物探 可视化， 为开采地质条件 的快速评价 、 生产地质工作 的动态管理 、 突发 方法施工简单， 探测效率也高， 但受到地表条件的限制 。 因此， 在地表条 性地质灾 害应变对策的制定提供技术支撑。 件允许 的前提下， 三维高分辨率地震勘探技术是首选方法 。 参考文献 ２ 微 动测 深勘 查 ． ２ ［ 赵艳斌 ． １ 】 综合地质勘探 方法在煤矿 生产 中的应用『． 现代化 ， Ｊ煤矿 １ ０ ，４ — 微动是一种在时间域和空间域都极不规则的震动现象。根据波 ２０ ８４：９ ５０． 动理论， 微动记录既包含有体波也包含有面波 。依据观测形式的不同 ［ 吴钦 宝， 同俊， ２ ］ 陈 陈风云． 中国东部煤矿深部开采 中的地质勘探技术 微动测深探查主要分为一下几种形式：单点勘查 。单点勘查方式观 ［． ａ ． Ｊ地球物理 学进展， ０ ， （）７ — ７ ． ］ ２ ５ ０２３ ０ ３ ３ ０ ２ ： 测台阵， 一般由两个不同半径 的同心圆ｆ 内接正三角形） 组成， 区的综 合地质勘探 的探讨
综合物探方法在六道湾煤矿采空塌陷区的应用
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。
浅谈综合物探方法煤田采空区中的应用探究
表土的密实度， 来回车辆及现场施工机械振动等干扰。 高密度电法只能从“ 高 阻异常” 来 识别 采 空 区， 当采 空 区塌 陷 或被 水充 填时 ， 则成 为 高 密度 电法 的 盲
３ 测线 布置
在测 区地 面变形 地 区布 置 一条 高 密度 电法 剖 面 和地 震层 析 剖 面 。 高 密度
中间 层波 速分 布 不均 匀 ， 波 速 在３ ４ ０ ０ ｍ ／ｓ 附近 为波 速梯 度 带 ； 深 电法 使 用 Ｅ Ｓ Ｏ Ｂ Ｎ 分 布式 高密 度 电法仪 ， 选 用 Ｗｅ ｎ ｎ ｅ ｒ 装置 ， 电极 数 １ ９ ３ 个， 电极 波 速 梯度 带 ； 层 波 速大 于 ３ ４ ０ ０ ｍ／ｓ ， 说 明该层 岩 石较 完整 。 距５ ｍ， 采集层数３ ０ 层， 剖面长度９ ６ ０ ｍ； 地震折射层析法使用Ｎ ｚ 一４ ８ 数字地震 仪， 单 排列道数４ ８ 道， 道 间距 ５ ｍ， 记录长度２ ５ ６ ｍ ｓ ， 采样 率０ ， ２ ５ ｎ ｓ ， 剖 面 长 度
５ 成果 分析 及解 释
５ ． １ 成 果分 析
首先通过高密度 电法电阻率等值线 图对测 区地层进行定性分析， 从电阻 率等值线图可以初步将测区分为３ 层： 浅层为高阻层 ， 电阻率分布不均匀 ； 中 间层 电 阻率 范 围较大 ， 且局 部 电阻 率很 低 ； 深部 层 为低 阻 层 ， 电阻 率分 布 较均 匀。然后通过地震层析纵波波速等值线图， 对测 区地层进行定量解释， 从纵波 波 速 等值 线 图也 可 以将 地层 分 为３ 层： 浅 工 技术 与应 用
综合物探方法在煤矿采空区探测中的应用
害， 造成 生命 和财 产 的重大损 失 （ １ 。 表 ）
引 言
表 １ ２０ ～２０ 年 中国煤炭生产事故统计 ０５ ０７
我 国煤 矿事 故 频 繁 发生 ， 工 业 生 产 中伤 亡 是
事 故最 严重 的行 业［ 。２ ０ １ ］ ０ ７年 ， 球 煤 矿 事 故 死 全
Ｔａ ｌ Ｐ ｏ ｕ ｔ ｎａ ｃｄ ｎｓｉ Ｏ ｌ ｎｎ ｆ ｂｅ １ ｒ ｄ ｃｉ ｃ ｉｅ ｔ ｎＣ ａ ｏ ｍｉｉｇｏ
ｕｓ ｆ ｔ ｓ ｒ ｇ ｂ ｌｔ ｏ ｈｅ ｈ ｌｏ ｅ ｏ ｈｅ ｔ ｏｎ ａ ｉｉｙ ｆ ｔ ｓ ａ ｌ ｗ ｄ ｔ ｃ ｉ ｉ ｈ ｇｈ ｅ ｉｙ ｅ ｉｔｖ ｔ ｅ ｐｅ ｉ ｌｙ ｎ ｅ ｅ ｔｎｇ ｎ ｉ ｄ ｎｓｔ ｒ ｓｓ ｉ ｉｙ， ｓ ｃａ ｌ ｉ
ｌ ｗ ｅ ｅ ｉｔｖ ｔ Ｉ ｄｄｔｏ ｉ ｍ ａ ｅ ｕ ｈ ｉｔｉ ｔｏ ｅ ｔ ｒ ｓ ｏ ｏ ｌａ ａ ｅ ｎ ｉｌ ｇ ｏ ｒｒ ｓ ｓ ｉ ｉｙ． ｎ ａ ｉ ｎ，ｔ ｉ ｋ ｓ ｏ ｔ ｔ ｅ ｄ ｓｒｂｕ ｉ ｎ ｆａ ｕ ｅ ｆ ｇ ａ ｎｄ ｃ ｖ ｓ ａ ｄ ｆｌｉ ｎ ｗａ ｅ ｏ ｉｉｎ ｎ ｃ ｍ ｂｎａｉ ｎ ｏ ｈ ｌ ｗ ｅｓ ｉ ｅｌｃ ｉｎ ｗｉｈ ｄ ｅ ｅ ｅ ｅ ｔｎ ｂｌ ｙ ｔ ｒ ｃ ｎｄｔｏ ｓ ｉ ｏ ｉ ｔｏ ｆｓ ａ ｌ ｏ ｓ ｉｍ ｃ ｒ ｆｅ ｔｏ ｔ ｅ ｐ ｒｄ ｔ ｃ ｉｇ ａ ｉｉ ． ｔ Ｋｅ ｒ ｓ：ｃ ｖｅ；ｇ ｌ ｇ ｏ ｙ ｗｏ ｄ ａ ｏａ ； ｒ ｕｎｄ ａ ｅ ｗ ｔ ｒ；ａ ｐａ ｅ ｅ ｉｔｖｉｙ；ｒ ｆｅ ｔｏｎ ｐ ｒ ｎｔｒ ｓｓ ｉ ｔ ｅ ｌｃ ｉ
Ｃｈｎ ｒ ｍ ０ ５ ｔ ０ ７ ｉａｆｏ ２ ０ ｏ２ ０
综合物探在查明煤矿老窑采空区中的应用
Ｓ ｍ ｉ多 道 地 震 仪 ， 用 ４线 ６炮 制 束 状 观 测 系 ｕ ｍｔ 采 统 ，Ｄ Ｃ Ｐ网格 为 ２ × 叠加 次 数 １ ０ｍ ５ｍ， ２次 ， 布设 三
维线束 ３ 束。
电法 ： 用 高 密 度 电测 深 法 ， 大 Ａ ／ ＝ 采 最 Ｂ２
５ ０ｍ， ６ 最小 Ａ ／ Ｂ ２＝１ ０ ｍ。全 区共 施 测 电法 测 线 ３
是 正 常地层 浅部 风化 火 成 岩 屑 层 的 反 映 ； 由于 ’ 区 钡 ０
三 维地 震 ： 外采 集使 用德 国 Ｄ 野 ＭＴ公 司生 产 的
地层 中的火成 岩层 成 相 对 高 阻 ， 在 单 支 曲线 中出 故 现为 Ｋ型； 而单 支 曲线 的后支 Ａ型 为煤 系 地层 的 反 映 。据 以往 经 验 ， 在反 映 煤 系地 层 的 Ａ 型部 位 出 若
地震 圈定 采 空 区 范 围的依 据 ： 空 区会 造成 煤 采
层 反 射波特 征发 生变 化 ， 空 区 由于 自然 坍塌 ， 采 致使
上 覆地 层松 散 ， 顶底板 岩性 的密 度差 异较 小 ， 阻抗 波
窑采 空 区 中的具体 方法 及应用 效果 。
减小 ， 反射 系数 明显减 小 ， 致使这 一 区域 内不能形 成 反 射波 或不 能形成 能量 强 、 连续 性较好 的反 射波组 ， 相对 正 常煤层 反射 波 而 言 ， 空 区的 反 射波 较 易 于 采 识别 。在时 间 剖 面 上 表 现 为 反 射 波 振 幅 能量 的 减 弱、 消失 、 零乱 等 （ 图 １ ， 据 此特征 ， 本 区煤层 见 ）依 对
条， 剖面总长 ８０ｍ， ０ 基本点距 ５ｍ。
２ 采 空 区解 释 的依 据 及 地 质 成 果
物探勘查煤矿采空区方法技术研究与应用
石 油 仪 器 Ｐ Ｔ Ｏ Ｅ Ｍ Ｉ Ｓ Ｒ ＭＥ Ｔ Ｅ Ｒ Ｌ Ｕ Ｎ Ｔ Ｕ Ｎ Ｓ
２０ 年 Ｏ ０８ ６月
・
方法研 究 ・
物探勘查煤矿采空区方法技术研究与应用
王 星 明 白军会 翟 彩 兰
（ 陕西 省 煤 田 地质 局 物 探 测 量 队 陕西 西安 ）
列 段下地 层 电性 的纵 、 向变 化 ， 有 电剖 面法 、 横 兼 电测
瞬变 电磁法 与其 它 电法 方 法 相 比 ， 有体 积 效 应 具
小 ， 常 响应形态 简单 ， 层 能力 强 ， 较 强穿 透 高 阻 异 分 有 覆盖 层 的能力 ， 面测 量和测 深 工作 同 时完 成 ， 剖 提供 了 较多有 用 的地 质信 息 。 同 时该 方 法 对 低 阻 反 映灵 敏 ， 体积效 应较小 ， 易于突 出低 弱 的电 阻率异 常 ， 分本 故 划
随供 电极 距 的加 大 电 流 场 向地 下 的 分 布深 度 逐 渐 加
介 质在 阶跃变 化的激 励 磁 场 的 激 发 下 产 生 涡流 场 ， 如
图 １ 示。 所
大， 目标 体与 围岩存 在 电性 差异 会 被 测 量 电极 在 地 表 捕获 ， 从而 获得 目标 体在 横 、 方 向上 的电阻率值 变化 纵 信息 。高密 度 电法采 用密 集 的电极 排列进 行纵横 向连 续数 据采集 ， 获得 丰 富的地质 信息 ， 可 该方 法可 了解排
摘
要 ：文 章 介 绍 了综 合 电 法勘 探 在 勘 查 煤 矿 采 空 区方 面 的技 术 原 理 、 作 方 法 及 在 实 际勘 查 中 的 应 用 效 果 。 实 际 工
应 用表 明 ， 用 综合 电 法勘 查 煤矿 采 空 区 ， 法有 效 、 果 良好 。 采 方 效
采空区综合物探技术方案
采空区综合物探技术方案一、技术路线充分搜集矿山地质勘查及开采状况资料，对各类资料进行分类整理及深入研究，并结合地面调查，确定重点勘查区（段）和调查工作内容。
具体路线为：资料收集→地面综合调查→重点地段地形测绘→地球物理勘探→施工设计→治理工程施工和监理→竣工验收→项目总结。
二、工作方法1、资料收集在收集过程中既要做到全面又要保证资料的针对性和实用性，在此基础上深入分析研究所收集到的资料，进行二次开发利用，避免投入不必要工作，确保有限的资金得到有效利用。
为此，须全面收集以往开展的水、工、环研究成果，地质矿产、物化探成果以及矿山环境恢复治理经验等方面的系统资料。
①地形地貌、气候条件、区位优势、居民状况、交通及经济概况、土地利用及规划等背景资料；②区域地质环境条件资料：包括区域地质、矿产地质、水文地质、工程地质及环境地质等；③矿产资源及其开发状况资料，包括探矿权登记数据库和采矿权登记数据库等；④矿业活动对地质环境影响方面的有关调查资料；⑤矿区地质环境恢复治理资料，包括现状治理面积，达到的治理效果，产生的社会经济效益等。
2、综合调查综合调查针对矿区及附近地质灾害易发区及其生态环境问题严重区进行，重点调查历史上民采活动集中、生态环境问题突出地段，为治理工作的具体施工奠定坚实的基础调查面积1km2。
主要工作内容：①进行全区地表调查，查明地表微地貌特征。
②在查清区内地层、岩性、地质构造特征及岩土体空间分部规律、结构类型、工程地质条件的基础上，调查历史及目前采空塌陷、地质地貌景观破坏的现状、产生条件、发展演变过程等内容。
③调查区内地下水资源分布特征，开发利用现状，地表水以及客水资源的工程分布、开发利用规划等，确定治理区水源条件。
④进行治理区及其周围生长植物的适宜性调查，筛选优势树种。
地面调查技术要求如下：①以1:2000~5000地形图为工作手图，主要采用线路穿越法，对重要地质地貌界线可辅以追索法，采用定点描述与沿途观测相结合的方法，原则上垂直于地质地貌单元布设调查线路。
浅谈煤矿采空区探测方法研究
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。
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２ 采空区勘察原理及效果
２ ． １ 地震反射波法 地震反射波法是利用人工激发的地震波在地层 的传播过程中， 在波阻抗界面上产生的反射信号进 行分析， 用以推断界面深度、 构造形态及其物性参 数。采空区引起的上覆岩层破坏对地震波有很强的 吸收频散衰减作用， 使反射波频率降低， 破碎围岩及 裂隙对地震波衰减还表现为反射波波形变得不规 则、 紊乱甚至产生畸变， 在地震时间剖面上反射波组 的中断或消失， 同时煤层顶部结构的不规则破坏， 也 将产生各种低频干扰。 在准朔线某煤矿采空区勘察中， 针对部分采空 区的埋深较大， 采用炸药震源地震反射法进行勘察，
随着我国经济发展和能源需求快速增长， 煤炭 运输成为制约经济发展的瓶颈。而煤矿大面积采空 区和煤炭资源压覆成为控制选线的主要因素。其原 则是在选线过程力求从工程地质角度出发， 在充分 考虑煤矿采空区对铁路安全影响的基础上， 尽可能 考虑地方经济利益， 减少压覆煤炭的数量。避开煤 炭大面积采空区和规划区， 线路走在深部勘察区。 由于采空处理难度极大， 处理费用极高， 并且采 空区的复杂性， 工程处理后也很难保证铁路的运营 安全， 会给铁路的运行留下无法估量的安全隐患。 由于采空边界的不确定性， 加之各种小煤窑的滥开 滥采、 越界开采， 导致许多隐性采空区的存在； 铁路 线路穿越采空区； 铁路的安全仍难以保证； 这就要求 对采空区的稳定性、 位置、 范围、 边界等进行勘查， 以 圈定煤矿采空区。
第 ３ ６卷增刊 ２ ０ １ ２年 １ ０月
物 探 与 化 探
Ｇ Ｅ Ｏ Ｐ Ｈ Ｙ Ｓ Ｉ Ｃ Ａ Ｌ＆Ｇ Ｅ Ｏ Ｃ Ｈ Ｅ Ｍ Ｉ Ｃ Ａ ＬＥ Ｘ Ｐ Ｌ Ｏ Ｒ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ６ ， Ｓ ｕ ｐ ｐ ． Ｏ ｃ ｔ ． ， ２ ０ １ ２
铁路煤矿采空区的综合物探研究
优势： ①能穿透高阻覆盖层； ②对低阻异常较敏 感； ③可作为其他方法确定的含水异常较合适的验 证技术。 劣势： ① 瞬变电磁基础理论还没有得到有效突 破， 基于基础理论的处理软件不是十分成熟； ②其精 度还能完全满足勘察的需求， 但需深入研究 ③ 现为 成熟的大回线装置， 多数铁路勘察区进行瞬变电磁 效率低， 费用大， 受电磁干扰大； ④ 相对于铁路线性 勘察， 还需研究像相对激电装置的采集及处理技术。 ２ ． ６ 天然放射性氡气 氡元素在地壳中分布分散， 但它具有亲水、 亲氧 特性， 日积月累， 地层中氡元素贫化， 空隙和水中相 对富集。长期的地质、 地球化学作用， 覆盖层中毛细 作用、 扩散、 蒸腾等将使隐伏断层、 采空区上部的覆 盖层中显示出放射性异常。测量方式为抽气法、 活 性炭被动吸附等， 异常的幅度与断层或采空区的规 模、 性质、 地层的岩性、 覆盖层的松散性等有关。通 过现场测试和数理统计， 确定正常场和异常场， 由此 判定探测区域是否有采空区。 实例 １ ： 抽气法采空典型实例。测区位于山西 柳林城中的三川河， 河中有水， 三川河床经人工修 整、 平坦， 横断面呈 Ｕ形， 河床坡度小于 １ ° ， 河水流
１ 铁路采空区勘察技术难点
（ １ ） 铁路选线的时效性， 必须采用满足精度要 求且效率高的方法。现在加上作为地震震源炸药受 到较大的限制， 勘察时间较长的物探方法受到限制， 如三维地震到目前为止还没有在铁路勘察采用， 多 为宽线 ３至 ５线的勘察。 ２ ） 铁路线路为线性的， 所以采空区勘察就是 （ 要围绕线位附近特定的区域开展工作， 不可选择性 给勘察带来了很大的困难。如线路穿越乡镇、 乡镇 附近和地形条件较差等影响较大区域的如何进行勘 察。 （ ３ ） 采空区区域多分布有高、 低压电力线， 较强
·２ ２ ·
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
物 探 与 化 探
３ ６卷
图４ 桑树坪采空区天然源大地电磁勘察成果
率高、 面积大， 并引起地面沉降的采空效果明显。但
ａ —Ｃ Ｓ Ａ Ｍ Ｔ剖面； ｂ —３号测线测氡； ｃ —３号测线偏 ２ ０ｍ测氡
对于采空的规模小、 没有引起地面变形的采空从报 道的文献还没有好的效果。采集和处理宜采用两个 方向的数据。 优势： 成果 ① 受地形的影响小； ② 工作效率高、 直观； ④勘察采空边界有一定的优势。 劣势： ①数据处理人员技术水平的要求高； ②在 现有的处理技术基础上开发自有处理技术； ③ 电磁 干扰； 其他成 ④资料的解释要充分与采空调查资料、 果的资料等综合分析确定。 ２ ． ５ 瞬变电磁法 瞬变电磁法是向地下发送一次脉冲磁场的间歇 期间， 观测由地下地质体受激引起的涡流产生的随 时间变化的感应二次场， 二次场的大小与地下地质 体的电性有关： 低阻地质体感应二次场衰减速度较 慢， 二次场电压较大； 高阻地质体感应二次场衰减速 度较快， 二次场电压较小。根据二次场衰减曲线的 特征， 就可以判断地下地质体的电性、 性质、 规模和 产状等。其探测装置为大回线、 重叠回线装置等。 实例 １ ： 大西客专洪洞采空区。含煤地层为石 炭、 二叠系， 特点为煤层层数多， 厚度差异大， 分叉尖 灭现象普遍。地形条件复杂， 地形切割强烈， 通行较 为困难。起伏切割的地形对观测和源的布置造成很 大困难。沿线分布有低压电力线， 对测量将造成干 扰。后期小煤矿开采， 导致地表水体漏失严重。 理论依据： 采空区的存在破坏煤层、 其他岩土层 的连续性， 有的也可能影响到上覆岩层的完整性， 这 也会破坏电阻率等值线在水平方向的连续性。解释 依据： 等值线的不连续， 等值线下凹， 表现为低阻异 常。（ 非高阻异常） ， 旁边就有煤矿正在开采， 推断
收稿日期： ２ ０ １ ２－ ０ ８－ ３ ０
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李志华： 铁路煤矿采空区的综合物探研究
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依据物探结果揭示了原圈定的采空边界以外存在采 空区的现状。后线路改线， 为线位地质选线起到了 关键的作用， 有效地减少了深孔数量。依据物探成 果在 ５ ５号点处布设的钻孔验证了在深度 １ ３ ７～ １ ４ ２ 图１ ） 。 ｍ存在采空区（
地震反射波法优势在于二维的地震勘探施工效 率高、 精度基本满足勘察需求。 地震反射波法劣势： ① 在复杂地形区取得精度 较高的数据难度很大； ② 在煤系地层采空数据处理 中， 煤层是强反射层， 数据处理往往以此为标志层进 行处理， 采空区往往与煤层缺失、 小构造等， 交织在 一起的， 可信度低。③炸药的限制， 使得勘察的时间 和成本都大幅增加， 对铁路采空区勘察造成很大的 影响。④采空埋藏深度越来越大使地震勘探的可信 度下降。 ２ ． ２ 高密度地震（ 地震映像） 高密度地震是基于反射波法中最佳偏移距技术 发展起来的。地震高密度时间剖面图中各波的时序 分布关系与形态特征反映了地层地质特征， 根据剖 面图中各个波组同相轴能量变化、 频率变化、 振幅变 化等物理现象来判断采空、 断裂等。即依据高密度 地震资料在运动学和动力学方面的变化特征来分析 地下介质的非连续性和各向异性变化。从而推断采 空、 断裂等。 采用单点激发， 单点接收。高密度地震在资料 处理过程中不进行校正处理， 避开了动校正对浅层 反射波的拉伸、 畸变影响， 可以使反射波的动力学特 征全部保留， 地震记录的分辨率不会受影响； 由于每 个记录道都采用了相同的偏移距， 地震记录上反射 波的动力学特征主要为地下地质体的反映， 可直接 对资料进行解译。 三院物探多年来对高密度地震采用的仪器设 备、 数据野外采集、 数据处理等都进行了详细的研 究， 并总结出了规范的的实施细则， 取得了可有效解 ０ ０ｍ以内采空区的勘测。 决复杂山区浅部 ２
李 志 华
（ 铁道第三勘察设计院集团有限公司 地路处， 天津 ３ ０ ０ ２ ５ １ ）
摘 要：铁路采空区勘察有工期紧、 精度高、 勘察费用控制适度等特点， 经过多年的探索研究实践， 研究了各方法在 目的体异常、 探测深度、 抗工业游散电流干扰、 兼顾效果与效率等方面的优缺点， 初步总结出了有效工作方法和模 式， 可以较好解决采空区分布范围， 节省了大量的深孔， 为线路方案优选和处理提供可靠的技术资料。综合物探技 术已成为解决采空工程地质问题的首选技术。 关键词： 采空区； 勘察模式； 综合物探 中图分类号：Ｐ ６ ３ １ 文献标识码：Ａ 文章编号： １ ０ ０ ０－ ８ ９ １ ８ （ ２ ０ １ ２ ） Ｓ １－ ０ ０ ２ ０－ ０ ７
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Ｄ Ｐ １ １测线 ８ ０～ ２ ６ ０ｍ 段深 １ ０ ０ｍ 左右为采空区 （ 图５ ） 。 实例 ２ ： 重叠回线装置实例。图 ６中圈状的为 圈定的采空区。所画的采空区很牵强、 随意、 解释结 果依据不充分， 可信度差。这样的装置还不成熟。
图２ 高密度地震成果
完整基岩纵波波速较高， 但当其因采空发育时， 其波阻抗明显降低， 在地震资料上形成绕射波等异
图１ 准朔线某煤矿采空区地震反射法成果
常波， 同相轴会发生错段、 畸变， 频谱会发生变化。 同相轴呈弧形或发生错断， 反射波能量增强， 出现 “ 低频振荡” 异常特征（ 图２ ） 。 优势： 工作效率高； ① 外业施测简便， ② 受地形 影响小； ③数据处理简单； ④成果直观。 劣势： ①勘探深度有限； ②采空区的埋深数据可 信度低； 地表覆盖层为松软时 ③在地表为风化岩石、 效果差， 往往异常较多。 ２ ． ３ 人工源大地电磁法（ Ｃ Ｓ Ａ ＭＴ ） 人工源大地电磁法是通过分析地面观测到的有 人工可控制的电磁波信号在地球介质中激发的电磁 波场的数据来达到勘探地球内部导电性结构的目 的。其工作频率一般从几万赫兹到零点几赫兹。其 勘探深度一般从浅表至地下 １５ ０ ０ｍ 。人工源大地 电磁法利用物性条件是岩土层的电性差异， 可以得 到有关地电分层、 电阻率的横向变化等信息， 定性或 定量地提供采空、 岩性变化、 构造异常等资料。 大地电磁成果分析。在 ３号测线 ６ ２ ５～ ７ ５ ０处， 煤层线附近存在高阻异常闭合圈， 推断存在采空异 常。如图 ３ ａ 所示。从 ３号测氡曲线（ 图３ ｃ ） 可以看 出： ０～ ６ ７ ５号点 氡 值 变 化 不 大， 只 有 个 别 较 高， 而 ６ ７ ５～ ７ ５ ０段的氡值较前段明显偏低， 推断采空区的 反映。从 ３号测线偏 ２ ０ｍ 测氡曲线图 （ 图３ ｄ ） 显 ０～ ５ ８ ７ ． ５号点氡值变化平稳， 计数大多超过 ８ ０ ０ 示： 个计数 ／ ３ ｍ ｉ ｎ ， 应为正常区的反应； ６ ０ ０～ ７ ２ ５号点氡 值大多超过 ８ ０ ０个计数 ／ ３ ｍ ｉ ｎ ，且起伏较大， 地面显 示存在明显的地裂缝， 推断采空区的反映。综合大 地电磁和测氡法成果， 并结合采空调查资料推断在 ３号测线 ＋ ６ ２ ５～ ７ ５ ０处此存在采空异常。 太中银线某采空区， 但由于煤层与顶、 底板围岩 的电性差异较小， 但采空范围较小， 再加之仪器的频