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。这种变化规律的存在，为以岩石导电性差异为物理基础的电磁法探测方法提供了良好的地质条件。

三、可用于老空区积水探测的物探方法及效用

1. 老空区范围及老空区积水区域的地面探测技术

1）高密度电法探测技术——探测采空边界、区域及积水区范围；

2）三维地震探测技术——确定采空区边界；

3）高频电磁测深探测技术——探测采空边界、区域及积水区范围；

4）瞬变电磁法探测技术——探测采空边界、区域及积水区范围；

2.老空积水隐患区域掘进巷道超前探测技术

1）矿井直流电法超前探测技术——探测掘进前方和侧方的含水体和导水通道；

2）矿井瑞利波法超前探测技术——探测掘进前方和侧方的构造和空区（对水不敏感）；

3）矿井瞬变电磁法超前探测技术——探测掘进前方和侧方的含水体和导水通道（施工速度快）；

4）矿井地质雷达超前探测——探测掘进前方和侧方的含水体和导水通道（精度较高，探测距离短）；

5）TSP/MSP地震超前探测——探测掘进前方和侧方的构造和空区（对水不敏感）；

以上方法超前探测距离最好控制在100m范围，此范围可信度较高。

3.采区/工作面周围含水导水构造探测技术

1）矿井直流电法——探测工作面周围的含水层、构造含水、导水性、潜在突水点等；

2）无线电坑透法——探测工作面内的断层、陷落柱等；

3）工作面音频电穿透法——探测工作面内顶底板的含水层、含水构造等；

4）瞬变电磁法——探测采区含水层、构造含水、导水性；

5）三维地震——探测煤层、构造分布规律；

四、物探技术的特点及选用

物探方法具有多解性，几种地质现象可以导致同一个物探结果；反过来；一种物探结果，可以解释成几种地质现象。

目前，电磁法探测技术是煤矿探测水文地质问题的主要物探手段，地震尚不能解释含水导水性问题，地震探测构造、煤层赋存情况效果好。电磁法探测技术只能定性解释有无含导水性，哪儿含水、含水区分布范围、有无潜在含导水通道等，要定量解释出水量大小有一定的难度。因此电磁法物探技术必须和钻探技术相结合，由物探探测出异常区，定出钻探的靶区，然后由钻探探出水压和积水量。物探和钻探相结合可以解决盲目钻探钻孔数量多，施工周期长的问题，使钻探有的放矢。

影响物探准确度的因素主要取决于以下几个方面：

1.选择合理的（综合）物探方法；

2.设计合理的物探测网；

3.地形、地质等干扰因素影响程度；

4.解释方法技术的先进程度；

5.所选物探队伍技术水平的高低。

选用何种物探方法进行勘探，要看这种物探方法的适用范围，以及物探的施工条件是否满足。条件允许时最好选用两种物探方法为好，两种方法可以互相验证，这样可以提高探测的准确程度。

五、山西煤矿物探技术的应用现状及解决方案

1、应用现状

1）防治水制度健全，针对老空区水害治理国家和山西省了出台了一系列的文件，制定了一系列的规章制度和防治水措施。

2）各矿基本都能按相关文件和相关规定进行相应的物探工作，物探资料比较齐全。

3)有些整合矿井由于历史原因所提物探资料不太规范，需进一步规范。

2、解决方案

1）加强矿方技术人员物探知识培训。

2）成立专门的物探探测队伍。可以与大专院校、科研院所合作成立，发挥各自优势。可以根据地域划分为几个片区，每个片区成立一个专门的物探探测队伍。实践出真知，每个片区的物探探测队伍负责解释这一片区的物探资料，探测准确率会明显提升。

3）加强矿井常用的物探装备建设，在提高效率的基础上，尽量购置高精尖的设备。

4）强化物探探测资料和地质资料的转化与利用。在物探探测结束后，物探探测资料必须转化成技术人员可以看懂的地质图件。物探结果的地质图件要和生产图件结合在一起，图件上墙，不能物探工作结束，物探成果封存。