综合物探勘查方法在煤矿采空区应用效果分析

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煤矿采空区探测方法探究

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。

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

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
矿 产 资 源开 发 , 形 成 的矿 区 地 下 采 空 区 , 导 致 大 面 积 地 表 密度 布 点进 行 二维 地 电断面 测 量 的一 种 电阻 率 法勘 探 技
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
— —
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 。

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

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。

物探技术在探测煤矿地质中的应用

物探技术在探测煤矿地质中的应用

物探技术在探测煤矿地质中的应用1. 引言1.1 物探技术在煤矿地质中的重要性通过物探技术,可以对煤矿地质进行深入的勘探和分析,帮助矿山企业准确了解矿藏分布、储量情况,为煤矿开采提供科学依据。

物探技术可以帮助矿山企业降低勘探成本,增加勘探效率,提高矿山开采的经济效益。

物探技术在煤矿地质中的应用还可以帮助矿山企业降低地质灾害风险,提高矿山的安全生产水平。

通过物探技术对地下构造进行准确识别和分析,有助于及时发现地质隐患,提前采取有效措施,保障矿工的安全。

物探技术在煤矿地质中的重要性不仅体现在提高勘探效率、降低成本,还在于保障矿山开采的安全稳定。

随着物探技术的不断发展和完善,相信它将在煤矿地质勘探中发挥越来越重要的作用。

【字数:282】2. 正文2.1 物探技术的发展历程物探技术的发展历程可以追溯到几百年前。

最早的物探技术可以追溯到古代时期,当时人们使用简单的工具和方法来勘探地下资源。

随着科学技术的不断发展,物探技术也得到了不断的改进和完善。

19世纪末,随着地震学的发展,地震勘探技术开始应用于煤矿勘探中。

20世纪初,电磁法开始在煤矿勘探中得到应用,为煤矿地质勘探带来了革命性的变革。

随着科学技术的不断进步,重磁法等新型物探技术也相继在煤矿地质勘探中得到了应用。

当前,物探技术在煤矿地质勘探中扮演着不可或缺的角色,为提高煤矿勘探效率提供了重要支持。

物探技术的发展历程充分展示了人类科技的不断进步和创新,为煤矿地质勘探的发展提供了有力支持。

2.2 物探技术在煤矿勘探中的应用物探技术在煤矿勘探中的应用包括煤层地质勘探、煤矿资源储量评价和矿床成因研究等方面。

通过物探技术,可以获取矿区的地质构造、岩层分布、矿体形态、煤层赋存情况等重要信息,为煤矿的开发利用提供科学依据。

在煤矿勘探中,地震勘探技术被广泛应用。

地震勘探技术通过记录地震波在地下传播的情况,分析地下各种岩层的速度、密度、弹性等物理参数,从而确定煤层的分布、厚度和赋存状态。

综合物探技术在煤矿采空区勘查中的应用研究

综合物探技术在煤矿采空区勘查中的应用研究
第 一作 者 简 介 :孙
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

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。

综合物探技术在煤矿整合中的应用与效果

综合物探技术在煤矿整合中的应用与效果
层。
* 收稿 日期 :0 11 1 修 回 日期 :0 11—8 2 1- ̄ 6 2 1 —0 1
() 2太原 组砂 岩 、 石灰 岩裂 隙岩 溶含水 层 : 岩 主要 砂
分布在 1+儿 号煤层 以下 , O 太原组赋存 3 层灰岩, —5 有3 层灰岩分布在 9 煤层 以上, 由上 至下编号为 I 、 < 4 K3K , 4与 K 、 2I < 3间距一 般 8 5 K3 K2  ̄1m, 与 间距一 般 2 m。K 灰岩构成 了 9 1 +1 煤层直接顶板含水 ~5 z 、0 1 层 。I4 < 灰岩 厚 3 1 9 6 K . ~ . m, 3灰 岩 厚 0 1. m, 2 ~ 2 1 K 灰岩厚 08 8 5m。据简易水文资料及抽水试验 , . ~1. 5 太 原组灰岩含水层岩溶发育不均 , 太原组灰岩漏水钻孔分 布在褶曲轴部附近、 转折端 、 断层 的上盘 , 在上述部位 , 岩 溶较 为发 育 , 造控 水作 用 明显 。 构 () 3 山西 组砂 岩 裂 隙 含 水层 : 组 砂 岩 主 要 位 于 2 本 号 煤层 顶部 和 山西组底 部 ( , 号 煤层 顶 部砂 岩 为接 K )2 充水 含 水层 , 性 为 细砂 岩 ; 砂 岩 以细 砂 岩 为 主 , 岩 K 是
震 勘探 与瞬 变 电磁 法相 结合的勘 探 形 态及 其 地 质 构 造 问
题, 再利 用瞬 变 电磁 法进行 采 空 区及 其 富水性 的控 制 , 正反 演 解释 的 基 础 上 对其 资 料 综合 分 析 、 在 对 比, 并结合 三 维地震 资料 , 确定地 质构 造 的 富水 及 导水性 。
为进 一 步查 明首 采 区块段 的地 质构 造 、 采空 区位 置 和水文地质情况等, 从而确保煤矿 的安全高效生产 , 先 后投入三维地震勘探和瞬变电磁法勘探工程量。

物探技术在煤矿的应用

物探技术在煤矿的应用

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。

综合物探方法在矿产采空区勘察中的应用效果研究

综合物探方法在矿产采空区勘察中的应用效果研究
工 程 实 录
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

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

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。

综合物探技术在煤矿地质水文勘探中的运用分析

综合物探技术在煤矿地质水文勘探中的运用分析

综合物探技术在煤矿地质水文勘探中的运用分析摘要:在煤矿采掘过程中经常会遇到矿井突水问题,这将严重威胁煤矿的安全生产,我国煤矿井下开采过程中受到多种水害威胁,矿井顶底板水害问题非常常见,随着煤矿深部开采的不断发展,顶底板水害更加频繁,严重影响到煤矿高产高效安全开采目标的实现。

因此,对回采工作面顶底板水害进行探查,查明水害致灾因素,并进行针对性的治理是非常有必要的。

当前煤矿对于地质构造和富水异常区的探测主要有钻探、物探、化探等多种探测方法,各探测方法都有着自身的探测优势和适用范围,因此多种探测方法综合使用效果较为理想。

针对以上分析,提出了物钻探相结合技术,在钻探资料基础上,对地质构造和顶板含水层富水异常区进行有效探查,为防治水工作提供技术保障。

关键词:综合物探技术;煤矿地质水文勘探;运用引言物探技术的应用范围非常广泛,在煤矿地质探测中发挥着重要作用。

煤矿开采很可能会面临各种地质构造甚至地质灾害,不仅影响开采效率,还可能引发严重的安全事故,威胁开采人员的生命安全。

因此在煤矿地质探测中应不断更新探测技术,提高探测效率与准确性,从而预见和控制开采过程中可能出现的各种风险问题。

通过物探技术的合理应用可以有效把握煤层地质构造,规避煤矿开采中的水文灾害和地质灾害等,对煤矿开采效率与安全性的提升起到关键作用。

1煤矿地质探测中常用的物探技术1.1地震勘探技术在地震勘探技术应用期间,需要人工制造震源,一般利用炸药爆炸来产生较强烈的地表震动,之后通过高精度仪器在提前设定好的探测点收集震动信息,结合震动信息的收集与分析,运用信号反演地层结构状况。

地震勘探技术基于地震波在岩层分界面的反射与折射,对接收的地震波信号、震源特征、探测点位置等进行综合分析,能快速推导出地下岩层的基本形态和性质信息。

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,利用收集到的地震勘探信息还可以构建岩层地质结构三维模型,但美中不足的是精度较差且无法有效控制,一些小规模地质构造探测中有其他更适合的技术可供选择。

综合地球物理方法在煤矿采空区中的应用效果探析

综合地球物理方法在煤矿采空区中的应用效果探析

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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综合物探方法在煤矿采空区探测中的应用

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
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地质找煤中综合物探测井技术的应用

地质找煤中综合物探测井技术的应用

地质找煤中综合物探测井技术的应用随着人类社会的不断发展和科技的进步,煤炭作为一种重要的能源资源在现代社会中扮演着至关重要的角色。

然而,煤炭资源的开采并不是一件简单的事情,需要借助各种先进的地质勘探技术和设备才能顺利地进行。

其中,综合物探测井技术的应用在地质找煤中具有非常重要的意义。

综合物探测井技术是一种基于物理现象的测井技术,其主要原理是借助不同的物理参数对地下介质进行探测和分析。

包括测井、测斜、测温、测压、测密等多种测量方式,通过对不同物理参数的测量和分析,可以对不同层次的地质结构、地下水含量、矿物质成分和煤炭矿床分布等信息进行准确的分析和识别,从而为煤炭资源的开采提供科学依据和技术支持。

在地质找煤中,综合物探测井技术的应用是非常广泛的。

首先,可以通过测量地下介质的岩层、构造、地形、地质构造等参数来确定煤层及其构造、物性等特点。

其次,综合物探测井技术可以对煤炭矿床的分布、厚度、质量等进行准确分析,建立合理的矿床模型,为煤炭资源的勘探与开采提供重要的科学依据。

此外,综合物探测井技术还可以对地下岩体的稳定性进行分析,为煤炭资源的开采提供相关的地质灾害预测和控制方案。

然而,综合物探测井技术也面临着一些问题和挑战。

首先,由于该技术对地下介质的测量范围和深度有一定的限制,因此需要通过多井联合测量等方式增加数据量和信息量。

其次,由于煤炭矿床分布较为复杂,不同地质特征也各异,因此需要对综合物探测井技术进行优化和完善,提高其测量精度和信号处理能力。

此外,综合物探测井技术在实际应用中还面临着一些技术难题,如提高探测深度、提高数据质量和稳定性等。

综合物探测井技术的应用在地质找煤中展现出了很大的优势,为煤炭资源的开采提供了科学依据和技术支持。

未来,随着科技的不断发展和进步,综合物探测井技术将会得到进一步的完善和提高,在地质勘探领域中发挥出更大的作用。

综合物探在查明煤矿老窑采空区中的应用

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

物探方法在深部煤层采空区勘察中的应用

物探方法在深部煤层采空区勘察中的应用

物探 方法在深部煤层 采空区勘察 中的应用
乇风华 ,舍 玉环 ,刘小 龙
( 华北有 G_ ̄勘察院 ,河北 石 家庄 00 2 ) v - 501
【 要】 摘 文章以河北中关铁矿 的帷幕工程 为例 ,分析 了物探 方法的工程应 用前提 、应 用效果 ,为深部采 空区或其
他 地 质 工 程 勘 查提 供 了方 法借 鉴 。
【 ywod 】 o ra dr t urn sudn;r o r rd n u dn ;rni t e c o antm;ner e t pe Ke r s ghae; i c cr t on ig tpl ai to n ig t s n l t m gei it a di e r— e e i ag e s a e er s gt nr
重 要 的任 务 列 入 自己 的 T作 范 围 。
深在 10~20m,静 水 位 在 2 0m 以 下 。 0 0 0 工 程 区 内地 质 构造 简单 ,地 层 近 于水 平层 状 构 造 。 地 层有
第 四系 、新生界第三系 、中生界三迭 系、二迭系和上古生界石 炭系 、奥陶系 、下古生界寒武系 、中上元古界和太古界。出露
在邯钢集 团拟建 中关铁矿 ,华北有色 程勘察 院采用帷幕
注 浆 堵 水 方 案 治 理 矿 山 地 下 水 。 在 矿 区 东 南 部 设 计 帷 幕 线 附
近 ,有几处煤矿 曾进行 了 1 年的开采 ,当前 缺乏采空区的具 1 体位置和规模 的资料。 由于采空 区对帷幕注浆 [ 程施1 有重大 二
o h b Ar a o e a d ft e Go e fDe D Co lBe
W A N G ng—hu Fe a,SH E u—hua Y n,LI i o—l U X a ong

综合物探技术在矿山地质勘探中的应用

综合物探技术在矿山地质勘探中的应用

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。

综合地质勘探法在煤矿地质勘探中的应用

综合地质勘探法在煤矿地质勘探中的应用
勘察测绘
综合地质勘探法在煤矿地质勘探中的应用
文 5 陈真福
摘要我国有丰富的煤炭资源煤矿地质勘探的历史也比较 久 但受到不同方面因素的影响现阶段我国的煤炭地质勘探工 作还有一定的不足需要结合实际要求对不足进行有效的分析 以及解决从而提升地质勘探的水平促进煤矿行业的进一步发 展
关键词综合地质勘探法煤矿地质勘探煤矿开采
基础依据 此外一些煤矿补充地质勘探的重要目标之一即是构 造相关的工作人员以及矿产企业需要加强对地面地震勘探的重 视 在实际应用三维地震勘探法时实际效果会受到地表环境的 影响导致与理想效果有一定的差距但这种方法发挥的作用仍然 很重要 在可持续发展的背景下煤炭开采需要注意绿色安全的 开发保证高效安全的生产环境从而促进煤炭工业化体系生产 的有效构建 在此后的煤矿生产过程中相关工作人员需要注意 加强对地面勘测促进相应的技术投入以及技术研究工作促进 正常的地质开采生产活动促进绿色安全的煤矿生产活动
微动测探勘测法 作为新型勘探技术微动测探勘测技术主要是应用天然场地 的微动信号对地下波的速度结构进行反演从而获得地下介质 的相关信息 对于现阶段的微动测探勘探方法主要包括 ' 种形 式即平面探查测线勘探以及单点勘探 在具体勘探过过程中 布置观测台阵能够体现单点勘探的特点 对于观测台阵主要构 成是 ( 个大小不同的同心圆一个正三角形在台阵的内部 在理 论范围内 煤炭勘探深度与台阵的大小之间存在一定的关系且 一般情况下为正比例关系相关工作人员能够通过对同心圆观测 相应的勘探情况 在具体煤矿生产中可以在间距固定的情况下 在数据采集的合理范围内布设相应的测线以满足二维微动测 探的相关要求 在应用平面探查时一般应用的范围比较小且有 要求较高的仪器设备以及较高的资金投入 因此应有上述 ' 种方 法都存在一定的局限性和特点 在具体的煤矿生产中相关的工 作人员需要结合实际的生产情况选择合适的勘探方法保证最 佳的应用效果 井下综合勘测方式 在针对煤炭开采区域的地质勘测工作中需要有效运用已经 挖掘完成的煤矿巷道运用多种不同的勘测方法将开采区域的 地质条件和煤矿巷道周围的水文地质状况进行科学的探测和分 析 在实际的挖掘工作中采取综合地质勘探法有效实现了一边 挖掘一边探测的联合工作在很大程度上提高了整个煤矿开采工 作的效率 整个煤矿开采工作和地质勘探工作的开展过程如下$% 在煤层工作面正式开采之前先在煤层结构中挖掘出一条煤炭运 输巷道在煤炭开采区域周边设置出边界通道 边界通道的有效 设置提高了煤层地质勘测工作的便捷性为后续的煤炭资源开 采工作打下了良好的基础同时也提供了更多的数据参数支持 &% 事先对地下排水巷道进行有效的挖掘 !'#在针对煤矿巷道的综合 挖掘工作中需要直接沿着煤层设置相应的巷道结构并且在每 一层工作面正式开始挖掘之前 要事先设置好相应的排水通道 的正常稳定进行 结束语 煤矿地质勘探工作是煤矿生产工作的重要环节为预防不良 的地质灾害以及保证整个煤炭资源的安全稳定开采奠定了坚实 的基础 科学有效的地质勘探可以为煤矿开采工作提供有效的 水文地质资料以保证煤矿开采工作能够安全稳定进行 参考文献 !"#徐兆国)浅 谈 煤 矿 地 质 勘 探 技 术 及 地 质 环 境 综 合 治 理!*#)民 营 科 技 +(,"-.",%/"'(0 !(#刘震0探讨 综 合 地 质 勘 探 方 法 在 煤 矿 生 产 中 的 应 用!*#0黑 龙 江 科 技 信 息 1(,"-.(23/"(40 !'#王艳0对煤 矿 地 质 勘 探 技 术 及 地 质 环 境 综 合 治 理 的 研 究!*#0 黑 龙 江 科 技 信 息 1(,"-.("%/"",0 作者单位甘肃省地质矿产勘查开发局水文地质工程地质勘察院

物探在地表探测煤矿采空区中的应用

物探在地表探测煤矿采空区中的应用

S r c u a e i n a p lc to f s c e e t e p l s i o nd to r t u t r ld s g nd a p i a i n o o k t d s e lH- ie n f u a i n wo ks
M A i Z Je HONG n c i L e - i n Ya - a I W n x o g

般的预制桩或灌注 桩桩头构 造需固连接。而嵌 H型钢桩 的桩芯骨架 为 H型钢 , 与普通的桩顶与承台的连 接方式并不相 同。为了解决桩
[] 王兴 胜, 2 宋攀 登. 制桩 在 某厂 房基 础加 固工程 中的应 用 预
[] 山 西建 筑 ,07 3 (3 :39 . J. 2 0 ,3 2 ) 9 —4
物 探 在 地表 探 测 煤 矿 采 空 区中 的应 用
申 旭 雅
摘 要: 简要介 绍 了天然电场 选频和氡气测量两种物探方 法的原理 , 通过 分析 已知采空 区和未知 区域 的测量结果 , 明 说
了综 合 物探 方 法是 地 表 探 测 采 空 区 的有 效 方 法 , 而推 广 物 探 法 在 地 表 探 测 煤 矿 采 空 区 中 的应 用 。 从 关 键 词 : 然 电场 选 项 频 , 气测 量 , 空 区 , 测 天 氡 采 探 中 图分 类 号 : 1 1 Tj 2 4 文献标识码 : A
应弱等优点 。从施工角度考虑 , 桩具有众 多优点 , 该 包括 : 身强 桩
外直径
度高 、 自重轻 , 桩径小 、 开挖相对容易 , 量易于控制 ; 质 不易受 土层 中孤石 的干扰 , 能有效穿 越土质 成分 复杂 的覆 盖层 , 并嵌 入微 风 化 岩层 ; 吊运 输及沉桩 接桩方便 。从 经济 角度考虑 , 起 该桩 的施

综合物探技术在煤矿采空区探测中的应用

综合物探技术在煤矿采空区探测中的应用

煤系地层 ,尤其是在还原条件下的沉积地层 , 均含有较高的放射性核素 瑚 u和 R 等 ,因此具有 a
次脉 冲磁场 , 在一次脉 冲磁场 间歇期间 , 利用 另
回线 或 探 头 接 收 由地 下 地 质 体 受 激励 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 。根 据 二 次 场 衰 减 的 特
氡所衰变 的子体放射出 射线的强度 , 从而了解氡
气浓度的高低。活性炭测氡法是一种静态 、 累积的 氡气测量方法 , 具有如下特 ] : 灵敏度高 、 精度高 ,
易 于发 现 微 弱 异 常 ; 干 扰 性 强 , 受 电 磁 场及 地 抗 不
1 探测原理及特 点
11 活 性炭 测 氡法探 测原 理 及特 点 .
煤炭是我 国的主要资源 ,受长期开采 的影响 , 特别是煤炭 的过度开采 已使地下形成 了大量 的采 空区, 尤其是小煤 矿的滥 开滥采 , 导致许 多隐性采 空 区的存在 , 常富含水 或瓦斯 , 并 严重影 响当地 的 经济建设 , 引发地 质灾害 , 给大矿 的安全生产及其
他 的 工 程 建 设 带 来 了极 大 的 隐 患 和 经 济 损 失 , 因
氡( R ) 拢 n 是铀( 8系的唯一呈气态 的无色无 味 2 ) 3 的放射性惰性气体 , 是镭 的衰变产物 , 其化学性质 十分稳定 , 但物理性 质十分活泼 , 能溶于水 、 油等液 体中。它活动性强 , 具有很强的迁移能力 , 可以很容
易 由地 下深 部经 过岩 石进 入地 表土 壤果, 并以太原 煤气化嘉 乐泉煤矿周 围采空 区的探 测为例 , 证明 了三种 方法互补 , 互证 ,
定位 、 定性 准确 , 测 效 果 明 显 。 探
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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。

中生代的基底是奥陶系及侵入其中的加里东晚期花岗闪长岩岩株,具有相对的刚性和稳固性。

侏罗系覆于该刚体之上,由于受轴向近南北的不对称宽缓向斜(红会复向斜)的影响,才使窑街组含煤地层保留下来。

红会复向斜西翼宽而明显,煤系基底为花岗岩和三叠系;东翼窄,倾角缓,煤系、煤层薄甚至尖灭,基底为奥陶系和花岗岩。

矿区大部分位于该复向斜的西翼,属于侏罗系矿区之一,处于宝积山一红会拗褶带上。

区内地层主要有第四系、侏罗系,第四系地层岩性自上而下为黄土、亚砂土、亚粘土、含泥粗砂、砂砾层,呈互层结构,沉积规律明显,厚度20—100m,视电阻率值10—250Ω·m。

侏罗系地层为泥岩、砂质泥岩、细砂岩、砂岩、粗砂岩,厚度大于500m,视电阻率20—150Ω·m。

区内地表无常年性河流,只有雨季有季节性山区洪流,黄土丘陵中冲沟发育。

矿区由几个不对称的向斜自流水盆地组成,各向斜微向南东倾伏,上部普遍被第四系覆盖。

矿区范围内小煤窑分布多,小煤窑采空区情况不明,其涌水量不能确定。

矿区水文地质类型为砂岩裂隙含水。

由于地处干旱半荒漠区,无补给条件,地表无固定水体,每年雨季暴雨后沙河有暂时性流水,水文地质条件比较简单。

但是由于开采引起的地面沉陷,加之地表多为巨厚层状湿陷性黄土,极易形成冲沟、冲洞,导致地面洪水溃入井下,防洪形势异常严峻。

矿区曾发生过因塌陷区洪水溃入而淹井事故。

1.2 地面塌陷灾害概况矿区地下煤层开采时间久远,矿井属于多煤层,煤层采出厚度较大,重复采动次数多。

采动地表沉陷与变形量大,持续时间长,特原煤层分层开采和放顶煤分段开采后,地表较大范围的突发性塌陷,随着时间的推移,地表不断出现塌坑,且形状不规则、不确定性,加上矿区地势相对高差变化大,山高、坡陡,地面塌陷引起山坡变形、开裂,常引发山体滑坡,使塌陷范围扩大。

大面积地面塌陷在地表形成塌陷盆地、漏斗状塌陷坑、台阶状断裂、地裂缝。

塌陷坑形状多呈漏斗状和圆柱状,塌坑直径20—50m不等,一般属于浅部塌陷,深度小于20m。

2 工作原理及采空区地球物理特征2.1 工作原理瞬变电磁是通过不接地回线或接地长导线供以双极性脉冲电流,当回线中的稳定电流突然切断后,根据电磁感应理论,发射回线中电流突然变化必将在其周围产生一次磁场,一次磁场在周围传播过程中,如遇地下良导电的地质体,将在其内部激发产生感应电流,又称涡流或二次电流,由于导电地质体是非线性的,所以脉冲电流从峰值跃变到零,一次磁场立即消失,而涡流并不立即消失,有一个瞬变过程,这个过程的快慢与导体的电性参数(体积规模和埋深以及发射电流的形态和频率)有关,地质体导电性愈好,涡流的热耗损愈小,瞬变过程愈长.这种涡流瞬变过程,在空间形成相应的瞬变磁场,通过接收线圈测量二次场空间分布形态,就可发现地下异常地质体的存在,并确定异常体的电性结构和空间分布形态。

高密度电阻率法是综合四极垂向电测深法与剖面法的一种勘探方法,该方法既能了解垂直方向上地层结构,也能反映同一深度范围内在水平方向上地层岩性变化规律,它是以岩土体的电性差异为基础的一种电探方法,根据在施加电场作用下地层传导电流的分布规律,通过A、B电极向地下供电流I,然后在M、N极间测量电位差ΔV,从而可求得该点(M、N之间)的视电阻率值(图2—1)。

具有自动采集数据、自动反演成像的特点,图件上能直观反映基岩裂隙、断裂破碎带、隐伏断层位置及岩性结构。

图2—1 高密度电阻率法工作原理示意图2.2 地球物理特征当地层完整,没有在地质构造采空区时电性呈现规律均一响应,表现为电阻率等值线相对平直延伸,无明显梯度变化特征。

当煤层被采空后,煤层及围岩失去原始应力状态,应力重新分布,在采动应力作用下煤层及围岩产生变形、断裂和垮落,最终导致整个上覆岩层移动和变形,分布形态间断,在地表形成大范围沉陷盆地、塌陷漏斗,地表裂缝,此处视电阻率值高于完整岩层的电阻率值。

表现高阻特征,若采空区域的空隙被水或泥质所充填后,由于地下水流动性及电离作用,电阻率值明显低于围岩的电阻率值,表现为低阻特征,结合区域地质资料,对比地层物性差异,寻找高阻异常区,圈定采空区的分布范围。

地层岩性的电性差异特征是开展地球物理勘查的前提资料解释的依据。

在充分利用钻孔资料的基础上,结合本次勘查资料对比分析,确立了高阻和低阻电性标志层。

通过勘查区电性参数测定,粗颗粒泥质砂砾石视电阻率值90—250Ω·m,细颗粒黄土、亚砂土、亚粘土、含泥粗砂视电阻率值10—90Ω·m,呈低阻特征显示,采空区视电阻率值150—350Ω·m,呈高阻特征显示,当岩性中泥质含量较高时也导致视电阻率值降低。

不同地层岩性之间在电性上存在较明显差异,具备地球物理勘查前提条件。

不同地层岩性对应的视电阻率值见表2-1。

不同地层岩性对应的视电阻率值表表2-13 技术方法及成果解释3.1 技术方法施工仪器为地大华睿CUGTEM-8型瞬变电磁系统。

通过前期地电剖面试验,确定发射线框4×4m,矩形回线,发射频率25HZ,发射电流50A,关断时间200ms,测网密度为100×40m。

采集的原始数据利用处理软件进行一维层状反演,先得到电阻率与深度曲线。

根据已知资料调整深度反演系数,再绘制各测线网视电阻率断面图,确定电性层电阻率值及厚度。

高密度勘查采用重庆地质仪器厂生产的DUK—2高密度电法系统进行野外数据观测,利用高密度成像系统在计算机上反演成像。

逐条剖面解释并结合区域地质资料、钻孔资料剔除干扰异常,圈定采空区分布范围。

图3 —1、图3—2、图3—3、图3—4分别为1号、2号、3号、4号剖面视电阻率断面图。

3.2 成果解释1号剖面在1号高密度视电阻率断面上(图3-1),表层视电阻率值20—166Ω·m,对应地层岩性为黄土、亚砂土、含泥粗砂、泥质砂砾石,厚度30—45m;中部视电阻率值形成一个波浪状的中阻体,视电阻率值20—80Ω·m,对应地层岩性为亚粘土、亚砂土、含泥粗砂,厚度20—50m;下部视电阻率值较低,视电阻率值10—70Ω·m,推测地层岩性为侏罗系泥岩、砂质泥岩、细砂岩。

在31—70号点下部形成两个椭球状低阻体,视电阻率值小于20Ω·m ,对应地层岩性为侏罗系泥岩。

在1号瞬变电磁断面上,表层视电阻率值20—50Ω·m,对应的地层岩性为第四系亚砂土、含泥粗砂、泥质砂砾石,厚度小于100m,与高密度解译结果基本吻合;在断面中部形成一个不规则的条带状高阻体,视电阻率值100—230Ω·m,对应的地层岩性为侏罗系细砂岩、砂岩、粗砂岩;下部为低阻体,视电阻率值10—100Ω·m,对应的地层岩性为侏罗系泥岩、砂质泥岩、细砂岩。

在1号瞬变电磁断面上,侏罗系地层岩性中出现了视电阻率值大于150Ω·m的高阻区域,结合区域地质资料分析,高阻区域可能为采空区反映,用红色虚线圈定及编号。

1号剖面共圈定6个采空区,其中1号采空区在水平位置自西向东0—60m处,埋藏深度310—330m,宽度50—60m,呈水平状展布;2号采空区在水平位置240—290m处,埋藏深度230—310m,宽度40—50m,呈椭圆状展布;3号采空区在水平位置400—580m处,埋藏深度200—300m,宽度范围大160—180m,型状酷似“手枪”;4号采空区在水平位置850—860m 处,埋藏深度320—330m,宽度范围小5—10m,呈圆状展布;5号黄土、亚砂土、泥质砂砾石泥岩、砂质泥岩、细砂岩亚粘土、亚砂土、含泥粗砂 细砂岩、砂岩、粗砂岩 泥岩、砂质泥岩、细砂岩1 2 35 64亚砂土、含泥粗砂、泥质砂砾石采空区在水平位置1080—1100m处,埋藏深度310—330m,宽度20—30m,呈圆状展布;6号采空区在水平位置1140—1160m处,埋藏深度240—270m,宽度10—20m,呈椭圆状展布。

3号异常位置与钻探结果基本一致。

推断采空区位置、埋藏深度、宽度见表3-1。

1号剖面推测采空区位置、埋藏深度、宽度一览表表3-12号剖面在2号高密度电法断面上(图3-2),表层视电阻率值40—160Ω·m,对应地层岩性为黄土、亚砂土、泥质砂砾石,厚度25—40m;中部视电阻率形成一个条带状低阻体,视电阻率值20—50Ω·m ,对应地层岩性为亚砂土、亚粘土、含泥粗砂,厚度20—30m,该地段视电阻率值明显低于正常地层值,推测与矿井坍塌冲水有关。

下部为中高阻,视电阻率值50—90Ω·m, 推测地层岩性为侏罗系砂质泥岩、细砂岩,呈互层状结构。

在2号瞬变电磁断面上,表层视电阻率值小于50Ω·m,对应的地层岩性为第四系亚砂土、亚粘土、含泥粗砂,厚度60—80m,与高密度解译结果相吻合;断面中下部视电阻率值30—230Ω·m,对应砂质泥岩、细砂岩黄土、亚砂土、泥质砂砾石 亚砂土、亚粘土 泥岩、砂质泥岩、细砂岩、砂岩、粗砂岩 2 34 1 亚砂土、亚粘土、含泥粗砂含泥粗砂的地层岩性为侏罗系泥岩、砂质泥岩、细砂岩、砂岩、粗砂岩。

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