四维地球物理技术在煤炭开采影响分析中的应用
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以观 察 到地层 与地 下水 的变 化趋 势 。
如图 １ ， 是沿 开 采工作 面 的四 次三维 地震 剖面 ， 图ｌ ａ开采 之前 、 图 ｌ ｂ是开采 中、 图 １ ｃ是开 采后 、 图 １ ｄ 是稳 定期 的地 震剖 面 ，所开 采 的煤层 位于 垂 直 时 间剖面 约 ２ ０ ０ ｍ 处 ，其上 部为 上覆 岩层 。图 １ ａ
２ ０ ０ ７ ） 。对 于 可 持续地 下水 资源 利 用 、生 态 环 境保
剖 面上 ，上覆 岩层 及煤 层 的横 向连 续性 较好 ，说 明 地层 沉 积稳 定 ；图 ｌ ｂ是 煤层 开采 一半 时的地 震剖 面 ，可 以看 出开采 后 的地 段 ，上覆 岩层反 射层 变得 混 沌 ，连 续性 较差 ，且越 靠近 开采 工作面 连续 性越
层 的压 实 作 用会 使 裂 隙 带等 封 闭 ，再 次形 成 隔 水
层 ，岩 层 含水量 得 到改善 。
题 不 断 出现 ，人 们 逐 渐 认 识 到保 护 水 资源 的重 要
性 。结合 电法 勘探 ，可 以明显 看 出地 下水随 煤层 开
３ 结 论
第６ ３ 增刊
２ ０ １ ７年 ４月
地
质 论
评
ＧＥ ＯＬ Ｏ ＧＩ Ｃ ＡＬ Ｒ Ｅ ＶＩ Ｅ Ｗ
Ｖ ｏ １ ． ６ ３ Ｓ ｕ ｐ ｐ
Ａｐ ｒ ． ， ２０１ ７
四维地球物理 技术在煤炭开采影响分 Nhomakorabea 中的应用木
李 冬 ， ，杜 文 凤 ，
ｌ １ 中国矿 业大 学 （ 北京 ） 煤 炭 资源 与安 全开采 国 家重 点实验 室 ，北京 ，１ ０ ０ ０ ８ ３ ； ２ ）中国矿业 大 学 （ 北 京 ） 地 球科 学与 测绘 工程 学院 ，北 京 ，１ ０ ０ ０ ８ ３
３４ｌ
地质论评 ２ ０ １ ７第 ６ ３卷 ￣ ￣ ｆ Ｉ Ｊ
对 比分 析可 以看 出 ，煤层 的采 动会 打破 原有 地
层 的应 力平 衡 ， 造 成上 覆岩 层垮 落 、破碎 、断裂等 ， 但 几乎 不会对 前方 未开 采煤 层段 造 成影 响 ，随着 开 采 后时 间 的推 移 ，地层 经过 沉积 、压 实作用 ，而 获
得 一定 的 自我 恢 复能 力 。
地 电剖 面 ，地表 的 电阻率 变 小 ，下 方 电阻率 变得 均 匀且 相对 升高 ，而 煤层段 的 电阻率减 小 。 对 比分析 可 以看 出，煤 层开 采会 使地 下 水沿 岩 层 裂 隙带 向 下流入矿 坑等 ，且 采动对 上方 地 下水 的
关键 词 ：上覆 岩层 ：地 下水 ：四维勘 探 ； 自我 修 复
能源 是 国家经 济建 设与 发展 的基 础 ，尽管 目前 中 国处 于能源 转 型阶段 ，但 煤 炭仍 是 中国 的主要 生 产及 消 费能源 。随 着全球 气 候 的变 化 ，资源 与环境 的 协调 发展 成为 人们 关注 的焦 点 （ 钱 呜 高等 ，
结 合每 种勘探 方 法 的特 点 ，使 用地 震勘 探方 法 可 以较好 地 刻画地 层 的变化 ，电法 勘探 对水环 境 的 变 化反应 敏 感 ，所 以采 用 四维地震 、电法勘探 可 以 较 准 确 地 描 述 出煤 层 采动 对 上 覆岩 层 及 地 下水 的 影 响 。根据 某 矿 区实 际 四维勘 探 的部分 资 料０，可
２ ０ １ ５ ；顾 大 钊 ，２ ０ １ ６ ） 。
较 差 ；图 ｌ ｄ是 开 采一段 时 间后 的地震剖 面 ，虽然
地 层连 续 性还不 是很 好 ，但 是 与 图 １ ｃ相 比，连续 性 得 到改 善 。
自然条 件下 ，上覆 岩层 处于动 态 平衡状 态 ，煤 层 采 动 后 ，采 空 区上 覆 岩层 的 应 力平 衡 状 态被 打
图ｌ 四 次 三维 地 震 数 据 剖 面
收 稿 日期 ：２ ０ １ ７ — ０ ２ — １ ５ ；改回 日期 ：２ ０ １ ７ ． ０ ３ ． ２ ４ ： 责任编 辑 ：周健 。Ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． １ ６ ５ ０ ９ ／ ｊ ． ｇ ｅ ｏ ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ ． ２ ０ １ ７ ． ｓ １ ． １ ６ ３ 作者 简 介：李 冬 ．男 ，１ ９ ９ ３年生 。硕 士 ，地球探 测 与信 息技 术专 业 。Ｅ ｍａ ｉ ｌ ： ３ １ ３ １ ５ ４ ９ ０ ４ ＠ｑ ｑ ． ｃ ｏ ｎ。 ｒ
破 ，在 重力 作用 下岩层 发生 移动 、变 形 、断裂 、垮
落等 （ 刘 建 功 ，２ ０ １ ４ ：缪 协 兴 ，２ ０ １ ５ ） 。岩层 裂 缝 的形成 变成 了地 下水 流 向矿 坑 的通道 ，严重 污 染矿
区水 资源 。
采 用 四维 地 球 物 理 技 术 研 究现 代 煤 矿 生产 对
影 响 范 围较大 ，对水 体 的污 染情况 较严 重 。随着 岩
２ 煤 层 开 采 对 地 下水 的影 响
地 下水 是地球 一切 生物 赖 以生存 的基 础 ，随 着
生 态 的破坏 ， 自然 降水 分布 不均 、水 资源 污 染等 问
层 的 自我 修复 ，水体 也有 一 定的 自我恢 复 能力 ，岩
差 ，而在 仍 未开采 的地 段 ，煤 层及 上覆岩 层 的连续
性 还很好 ，说 明没受 前方采 动 的影响 ： 图 ｌ ｃ是工 作 面开采 后 的地震 剖 面 ，可见 整个 剖面 的连续 性都
护 和煤矿 绿 色开采 ，研 究煤 矿 开采 引起 的地 下水 变 化 和 上 覆 岩 层 发 育 情 况 具有 重 要 意 义 （ 范立民，
上 覆岩层 及地 下 水的 影响 ，是 通过观 察与分 析采 矿
前 、采矿 中 、采 矿 后 、稳 定期 各阶段 的地 球物 理 数
据 特征 变化 ， 来 研 究地层 与地 下水 的变化 （ Ｄ ｕ ｅ ｔ ａ ｌ ，
２ ０ｌ ４） 。
ｌ 煤 层 开 采 对 上 覆 岩 层 的影 响
如图 １ ， 是沿 开 采工作 面 的四 次三维 地震 剖面 ， 图ｌ ａ开采 之前 、 图 ｌ ｂ是开采 中、 图 １ ｃ是开 采后 、 图 １ ｄ 是稳 定期 的地 震剖 面 ，所开 采 的煤层 位于 垂 直 时 间剖面 约 ２ ０ ０ ｍ 处 ，其上 部为 上覆 岩层 。图 １ ａ
２ ０ ０ ７ ） 。对 于 可 持续地 下水 资源 利 用 、生 态 环 境保
剖 面上 ，上覆 岩层 及煤 层 的横 向连 续性 较好 ，说 明 地层 沉 积稳 定 ；图 ｌ ｂ是 煤层 开采 一半 时的地 震剖 面 ，可 以看 出开采 后 的地 段 ，上覆 岩层反 射层 变得 混 沌 ，连 续性 较差 ，且越 靠近 开采 工作面 连续 性越
层 的压 实 作 用会 使 裂 隙 带等 封 闭 ，再 次形 成 隔 水
层 ，岩 层 含水量 得 到改善 。
题 不 断 出现 ，人 们 逐 渐 认 识 到保 护 水 资源 的重 要
性 。结合 电法 勘探 ，可 以明显 看 出地 下水随 煤层 开
３ 结 论
第６ ３ 增刊
２ ０ １ ７年 ４月
地
质 论
评
ＧＥ ＯＬ Ｏ ＧＩ Ｃ ＡＬ Ｒ Ｅ ＶＩ Ｅ Ｗ
Ｖ ｏ １ ． ６ ３ Ｓ ｕ ｐ ｐ
Ａｐ ｒ ． ， ２０１ ７
四维地球物理 技术在煤炭开采影响分 Nhomakorabea 中的应用木
李 冬 ， ，杜 文 凤 ，
ｌ １ 中国矿 业大 学 （ 北京 ） 煤 炭 资源 与安 全开采 国 家重 点实验 室 ，北京 ，１ ０ ０ ０ ８ ３ ； ２ ）中国矿业 大 学 （ 北 京 ） 地 球科 学与 测绘 工程 学院 ，北 京 ，１ ０ ０ ０ ８ ３
３４ｌ
地质论评 ２ ０ １ ７第 ６ ３卷 ￣ ￣ ｆ Ｉ Ｊ
对 比分 析可 以看 出 ，煤层 的采 动会 打破 原有 地
层 的应 力平 衡 ， 造 成上 覆岩 层垮 落 、破碎 、断裂等 ， 但 几乎 不会对 前方 未开 采煤 层段 造 成影 响 ，随着 开 采 后时 间 的推 移 ，地层 经过 沉积 、压 实作用 ，而 获
得 一定 的 自我 恢 复能 力 。
地 电剖 面 ，地表 的 电阻率 变 小 ，下 方 电阻率 变得 均 匀且 相对 升高 ，而 煤层段 的 电阻率减 小 。 对 比分析 可 以看 出，煤 层开 采会 使地 下 水沿 岩 层 裂 隙带 向 下流入矿 坑等 ，且 采动对 上方 地 下水 的
关键 词 ：上覆 岩层 ：地 下水 ：四维勘 探 ； 自我 修 复
能源 是 国家经 济建 设与 发展 的基 础 ，尽管 目前 中 国处 于能源 转 型阶段 ，但 煤 炭仍 是 中国 的主要 生 产及 消 费能源 。随 着全球 气 候 的变 化 ，资源 与环境 的 协调 发展 成为 人们 关注 的焦 点 （ 钱 呜 高等 ，
结 合每 种勘探 方 法 的特 点 ，使 用地 震勘 探方 法 可 以较好 地 刻画地 层 的变化 ，电法 勘探 对水环 境 的 变 化反应 敏 感 ，所 以采 用 四维地震 、电法勘探 可 以 较 准 确 地 描 述 出煤 层 采动 对 上 覆岩 层 及 地 下水 的 影 响 。根据 某 矿 区实 际 四维勘 探 的部分 资 料０，可
２ ０ １ ５ ；顾 大 钊 ，２ ０ １ ６ ） 。
较 差 ；图 ｌ ｄ是 开 采一段 时 间后 的地震剖 面 ，虽然
地 层连 续 性还不 是很 好 ，但 是 与 图 １ ｃ相 比，连续 性 得 到改 善 。
自然条 件下 ，上覆 岩层 处于动 态 平衡状 态 ，煤 层 采 动 后 ，采 空 区上 覆 岩层 的 应 力平 衡 状 态被 打
图ｌ 四 次 三维 地 震 数 据 剖 面
收 稿 日期 ：２ ０ １ ７ — ０ ２ — １ ５ ；改回 日期 ：２ ０ １ ７ ． ０ ３ ． ２ ４ ： 责任编 辑 ：周健 。Ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． １ ６ ５ ０ ９ ／ ｊ ． ｇ ｅ ｏ ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ ． ２ ０ １ ７ ． ｓ １ ． １ ６ ３ 作者 简 介：李 冬 ．男 ，１ ９ ９ ３年生 。硕 士 ，地球探 测 与信 息技 术专 业 。Ｅ ｍａ ｉ ｌ ： ３ １ ３ １ ５ ４ ９ ０ ４ ＠ｑ ｑ ． ｃ ｏ ｎ。 ｒ
破 ，在 重力 作用 下岩层 发生 移动 、变 形 、断裂 、垮
落等 （ 刘 建 功 ，２ ０ １ ４ ：缪 协 兴 ，２ ０ １ ５ ） 。岩层 裂 缝 的形成 变成 了地 下水 流 向矿 坑 的通道 ，严重 污 染矿
区水 资源 。
采 用 四维 地 球 物 理 技 术 研 究现 代 煤 矿 生产 对
影 响 范 围较大 ，对水 体 的污 染情况 较严 重 。随着 岩
２ 煤 层 开 采 对 地 下水 的影 响
地 下水 是地球 一切 生物 赖 以生存 的基 础 ，随 着
生 态 的破坏 ， 自然 降水 分布 不均 、水 资源 污 染等 问
层 的 自我 修复 ，水体 也有 一 定的 自我恢 复 能力 ，岩
差 ，而在 仍 未开采 的地 段 ，煤 层及 上覆岩 层 的连续
性 还很好 ，说 明没受 前方采 动 的影响 ： 图 ｌ ｃ是工 作 面开采 后 的地震 剖 面 ，可见 整个 剖面 的连续 性都
护 和煤矿 绿 色开采 ，研 究煤 矿 开采 引起 的地 下水 变 化 和 上 覆 岩 层 发 育 情 况 具有 重 要 意 义 （ 范立民，
上 覆岩层 及地 下 水的 影响 ，是 通过观 察与分 析采 矿
前 、采矿 中 、采 矿 后 、稳 定期 各阶段 的地 球物 理 数
据 特征 变化 ， 来 研 究地层 与地 下水 的变化 （ Ｄ ｕ ｅ ｔ ａ ｌ ，
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ｌ 煤 层 开 采 对 上 覆 岩 层 的影 响