采空区地球物理勘探技术方法
应用于铁矿采空区探测的地球物理方法概述
２ 铁矿 采空区地球物 理特性
从物性角 度看 ， 采空 区、 在 冒落带及裂 隙带 中， 同 不 的水 文地质条 件 ， 其物 性会发生不 同的变化 ： （） １ 当地下 采矿形 成采 空 区后 ， 空 区的 电阻率 会 采 大幅度增 加 ， 成高阻体 ， 视 电阻率 与 围岩差别 明显 ， 形 其 应 用 电法 寻找采空 区具 有 良好 的地 球 物理 条件 。采 空 区塌陷被水 、 泥质 和矿石 充 填后 ， 电阻 率会 大 幅度 下 其 降， 与多金属 矿体接 近 ， 电法 对 塌 陷充填 后 的采 空 区 则 难 以有效探测 。 （） ２ 露天矿 铁矿物 具有 很好 的导 电性 ， 以对 于露 所
天坑 底岩石 ， 用可控 源音 频 大地 电磁 法 、 采 高密 度 电法
的“ 空洞 ” 。采 空 区 的存 在 ， 导致 使 矿 山开 采 条 件 恶 会 化， 引起矿柱变形 、 相邻作业 区采场 和巷 道维护 困难 、 井
下 大面积 冒落 、 岩移 及地 表塌 陷 等 ， 为严重 的是 采 空 更 区突然垮 塌 的高速气 流 和 冲击 波 造成 的人员 伤 亡和设 备破坏 ， 些都给矿 山安 全生 产构 成严 重 威胁 ， 造成 这 并 环境恶化 、 矿产资 源严重 浪 费 。因此 ， 明采空 区的地 探 理位置 、 深 、 埋 现状情况是 采空 区治理的关键 因素 。
３ 物探方 法的原理及优 缺点 ３ １ 高密度 电法 ．
＊ 收稿 日期 ：０ ００ － ９ ２ １ －３ １
第 一作 者简 介 ： 涛 （９ ８） 女 （ 族 ） 山西 大 同 人 ， 士 ， 赵乐 １ ７一 ， 汉 ， 硕 技术 员 ， 现从 事 矿 山 地质 勘 查技 术 工 作 。
袁家 村铁矿建设 前 ， 内共分 布 有 ３ 区 ６个 民采 小矿 山， 这些 小矿 山多 为地 下 开采 ， 致使 在 矿 山设 计 的开采 境界 内存 在有规模大小 不等的采空 区及废 旧坑 道 ， 由于
采空区地球物理勘探技术方法刘雪峰
采空区地球物理勘探技术方法刘雪峰摘要：随着我国经济水平的不断发展，人们的生活质量也有着较为显著的提高，但由于早期刻意对经济发展内的追求导致了对自然环境的严重破坏，而在矿物的挖掘过程中形成的采空区更是较为常见的一种安全问题，给人们的生产和生活造成一定的安全隐患。
我国近年来对于勘探工程需求量较大，勘探技术的选择要根据实际的地质情况，通过较为有效合理的分析，确定科学的勘探方案。
文章通过对采空区地球物理勘探技术进行较为全面的分析，针对性的对目前勘探过程中存在的问题予以说明，并相应给出未来的研究方向，具有一定的参考意义。
关键词: 采空区; 瞬变电磁法; 三维地震; 活性炭测氡1采空区形成机理随着我国矿业的不断发展，有大量的矿产资源在消耗殆尽之后演变为采空区，采空区主要指的是在矿层采空的状态下所形成的空间。
而由于采空后的结构一般来说极其不稳定，往往会发生变形甚至坍塌，给人们的生产生活造成一定安全隐患。
如果以煤层塌陷区为主要的研究对象，可以主要划分为垮落带、断裂带以及弯曲带三个方面。
垮落带一般是由于采空后的煤层结构不稳定导致上部岩层发生坍塌；而断裂带中则是由于上方岩体的弯曲程度较大，使采空区部分形成了较强的拉应力，而其两侧则受到剪应力的影响，使岩体产生较多的裂隙，影响岩体的稳定程度；弯曲带则指的是裂隙带与地面之间在重力影响之下蝉的弯曲。
图 1 煤层采空区塌陷垂直“三带”示意2采空区地球物理特征2． 1地震勘探的波组特征在检测过程中，可以根据煤层与其顶底岩板岩层之间的密度差异以及波速差异为依据，通过对波阻抗截面形成的反射波进行检测。
由于采空区的特点，原来地层中的物性特征会受到影响，而反映到反射波中会变成同相轴的减弱弯曲，且对于煤层顶部结构的损坏也会造成各类程度不同的低频干扰，所以在进行地下煤层的探测过程中，地震法是一种较为有效的检测方法。
( 1) 采空区地震时间剖面判识在进行对采空区地震事件剖面辨识的过程中，由于人为原因对煤层的部分区域造成一定的不规则性，很大程度上影响了地层的局部物性，主要会在地震的时间剖面造成不同程度的影响，可能会出现低能量反射或是空白段反射。
矿山地下开采面采空区地球物理探测技术方法的应用
地质勘探G eological prospecting 矿山地下开采面采空区地球物理探测技术方法的应用凌 飞（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第九地质大队，新疆 乌鲁木齐 ８３００００）摘 要：各个省份在积极倡导绿色开采的同时，要切实保障开采人员的安全。
此次笔者选取采空区物理探测技术作为研究对象，希望能为缓解和避免矿山事故的发生起到积极作用。
首先可以使用声波探测法，对于被测矿山地下的开采面进行探测，判断是否存在采空区，其次使用高密度电法探测技术，来对地下采空区的范围进行探测，以保证开采的安全进行。
最后通过实验分析来判别本文方法对比传统方法的优劣性。
关键词：矿山；采空区；物理探测；试验对比中图分类号：Ｐ６３１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２０）０８－０１３９－２Application of Geophysical Detection Technology in Goaf of Underground Mining FaceLING Fei（Ｔｈｅ ｎｉｎｔｈ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｂｒｉｇａｄｅ ｏｆ Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｕｙｇｕｒ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｒｅｇｉｏｎ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｇｅｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｍｉｎｅｒａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，Ｕｒｕｍｑｉ ８３００００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｗｈｉｌｅ ａｃｔｉｖｅｌｙ ａｄｖｏｃａｔｉｎｇ ｇｒｅｅｎ ｍｉｎｉｎｇ， ｖａｒｉｏｕｓ ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ ｍｕｓｔ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ． Ｔｈｉｓ ｔｉｍｅ， ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｔｈｅ ｇｏａｆ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂｊｅｃｔ， ｈｏｐｉｎｇ ｔｏ ｐｌａｙ ａ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｒｏｌｅ ｉｎ ｍｉｔｉｇａｔｉｎｇ ａｎｄ ａｖｏｉｄｉｎｇ ｔｈｅ ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ ｏｆ ｍｉｎｅ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ． Ｆｉｒｓｔ， ｔｈｅ ｓｏｕｎｄ ｗａｖｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｃｔ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｍｉｎｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｓｔｅｄ ｍｉｎｅ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｗｈｅｔｈｅｒ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ａ ｇｏａｆ． Ｓｅｃｏｎｄ， ｔｈｅ ｈｉｇｈ－ｄｅｎｓｉｔｙ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｃｔ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｇｏａｆ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｔｈｒｏｕｇｈ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ．Keywords: ｍｉｎｅ； ｇｏａｆ； ｐｈｙｓｉｃａｌ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ； ｔｅｓｔ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ随着我国采矿业的不断发展，重注经济发展，忽略了可持续发展，导致很多区域形成了大量的采空区。
采矿区地球物理勘探技术方法研究
地质勘探G eological prospecting采矿区地球物理勘探技术方法研究陈青松摘要：本文为分析采空区地球物理勘探技术方法的应用，结合地球物理勘探技术的发展现状，详细分析了地震勘探的波组特征、电性特征等，以期为提高采空区地球物理勘探技术的应用水平提供参考。
关键词：采矿区；地球物理；勘探技术；勘探方法工业发展对于各种不同类型资源的需求量越来越大，各种矿矿的发展速度越来越快，长期的高度开采以及各种不同类型不规范私人小矿矿的开采，逐渐形成较为严重的采空区。
截止到目前为止，部分地区的采空区非常多，甚至对于后续的矿矿开采以及发展都会造成严重威胁，这也是近年来事故高发的重要原因之一。
现阶段，在多数小矿矿当中并没有留下较为准确的地质资料，在矿矿的重组或者整合等各方面存在问题较为严重，无法实现对地质的仔细勘察。
当前的地质勘查工作效率较低，地质情况无法了解，在地矿矿建设以及生产的各方面都会存在较为严重的隐患，对于安全生产也会带来不良影响。
因此对采空区的探测工作势在必行，目前可以应用在其中的方法较多，包括地震法、瞬变电磁法等，地球物理勘探技术在其中的应用具有实质性意义，可以为采矿区地球物理勘探结果提供保证。
1 地球物理勘探技术的发展现状现代化科学技术的不断进步和快速发展，地球物理勘探技术的整体发展形势良好，越来越成熟，在地质勘探以及矿产开发等各环节中都可以实现合理利用。
物探技术的应用范围也在不断扩大，地球物理勘探技术通常以勘探技术和储层技术两种类型为主，储层物探技术近年来的应用范围不断扩大，特别是对于大型石化企业来说，可以为其提供有效技术支持。
勘探技术在应用时，主要针对地球物理中的宏观内容展开深入探究，包括物理结构以及矿床等。
油藏技术在应用时是针对地球物理研究中的微观内容，以地质学为主。
地震技术通常是以反射地震、数字地震和三维地震勘探技术相互组合而成，不同地震技术在不同形势下可以发挥的作用不同，有利于保证油气资源的发现量得到提升。
煤矿采空区地面综合物探方法
煤矿采空区地面综合物探方法摘要：对煤矿采空区进行地面物探通常会有多种问题交叉存在,比如:采空区边界范围分布不明确、地形复杂、采空区大面积积水等,需将多种物探技术综合应用。
关键词：煤矿采空区；地面；综合物探；方法1物探方法概述1.1探地雷达法该方法应用高频电磁波,通过宽频带短脉冲的方式,从地面经天线向地下传输电磁波,通过地层或地质异常体反射之后,重回地面,然后由接收天线进行接收。
其优势为,持续性好,能够推断介质结构,且分辨率高,能够进行无损检测,适用于极浅采空区。
1.2高密度电阻率法该方法以岩石电性差异作为基础,能够快速、自动采集野外数据,工作效率高,且成本低,采集的信息丰富;该方法适用于地形比较平缓的浅层采空区;在无水采空区效果突出。
1.3瞬变电磁法该方法以一个不接地的回线或磁偶极子向地下发射脉冲电磁,以此充当激发场源,然后基于一次脉冲电磁场间歇过程对线圈加以利用,通过接地电极观测二次涡流场的空间分布特征和时间特征,对采空区涉及的物性及几何特征进行解释。
优势是分辨率高、体积效应低、工作效率高;适用于采空区埋深<600m以及基岩大面积袒露的区域。
1.4地震法地震法是利用介质间的波阻抗差异来进行探测的,当介质间的波阻抗差异越大,反射波的能量越强;反之波阻抗差异越小,反射波的能量越弱。
正常煤层由于与顶底板围岩波阻抗差异大,能形成能量较强的反射波;采空区由于煤层连续性发生破坏,反射波能量明显减弱或消失,反射波频率偏低、波形出现缺失、跳跃、紊乱或畸变现象。
煤矿采空区地震法探测主要分为浅层二维地震和三维地震,其中浅层二维地震法适用于地形较为平缓的浅层采空区勘查,三维地震适用于中深~深部采空区探测。
实践表明,地震法适用于采空区地表无松散层、声音干扰较小的区域,不受地面导体或高压线的干扰,对于房柱式采空区勘查具有明显优势。
近年来还发展了四维地震勘探技术。
1.5可控源音频大地电磁法和音频大地电磁法可控源音频大地电磁法(CSAMT)和音频大地电磁法(AMT,代表性的为EH4电磁成像系统)均属于频率域电磁法,其中CSAMT由低频到高频全部采用人工场源、受场源影响收发距较大(一般5~10km)、测点分布需平行于供电电极AB方向、施工效率高;而EH4仅在高频段采用人工场源、收发距较短(400~500m)、测点布置灵活、因需频繁移动发射站点且进行张量测量,精度较高但施工效率低。
采空区地球物理勘探技术方法
采空区地球物理勘探技术方法摘要：采空区是指矿山开采后留下的空洞和废渣堆积区域，具有一定的地质环境和资源潜力。
本文介绍了采空区地球物理勘探技术方法，包括电法、重力法、地震勘探、地磁法等方法。
通过对采空区的地质特征和物理性质进行分析，采用不同的地球物理勘探方法进行探测，可以有效地评估采空区的资源潜力和环境风险，为采空区的合理利用提供科学依据。
关键词：采空区；地球物理勘探；电法；重力法；地震勘探；地磁法。
随着我国矿产资源的逐步枯竭和环保意识的不断提高，对采空区的合理利用和环境治理受到了越来越多的关注。
采空区地球物理勘探技术是一种非破坏性的勘探方法，可以对采空区的地质结构、岩石性质、矿产资源和环境风险等进行综合评估，为采空区的开发和治理提供科学依据。
本文将介绍采空区地球物理勘探技术方法及其应用，以期为相关研究和实践提供参考。
1采空区概述采空区是指经过采矿或开采后形成的废弃空洞和堆积的废渣区，这些废弃物质占据了大量的土地资源，同时也对环境造成了不可忽视的影响。
采空区的开发和利用，可以有效地提高资源利用率和环境保护水平，对于推动可持续发展具有重要意义。
采空区地球物理勘探是一种非破坏性的勘探方法，通常采用电法、重力法、地震勘探和地磁法等技术手段，对采空区内部的地质结构、岩石性质、矿产资源和环境风险等进行综合评估。
这些评估结果可以为采空区的开发和治理提供科学依据，包括采空区的资源利用、地下水管理、环境风险评估等方面。
同时，采空区地球物理勘探还可以探测采空区内部存在的地下空洞、断层等地质构造，为采空区的治理和安全管理提供重要支持。
在采空区的开发和利用中，采空区地球物理勘探具有重要作用。
它不仅能够对采空区内部的地质结构和岩石性质进行综合评估，也可以为采空区的资源利用和环境保护提供科学依据。
未来，随着技术的不断进步和应用的不断推广，采空区地球物理勘探技术将会得到更加广泛的应用和发展，为采空区的可持续发展提供更加有力的支持。
地球物探方法在煤田采空区的应用
地球物探方法在煤田采空区的应用摘要：地球物探方法就是指利用地球物理的原理，根据各种岩石之间的密度、磁性、电性、弹性、放射性等物理性质的差异，选用不同的物理方法和物探仪器，测量工作区的地球物理场的变化，以了解其水文地质和工程地质条件的勘探和测试方法。
地球物探方法主要勘探的内容有：地下赋存的岩(矿)体或地质构造所具有的物理性质、规模大小及所处的位置；利用相适应的物探仪器测量工作区域的岩(矿)体各种物理性质的信息，应用有效的处理方法从中提取出需要的信息，根据岩(矿)体或构造和围岩的物性差异，结合地质条件进行分析，做出地质解释，推断解释探测的地质体在地下赋存的位置﹑范围和产状，绘制地质图件。
关键词：采空区；地球物探；应用；煤层采空区其密度、磁性、电性、弹性等物理性质与围岩相比有较大的差异，因此采用地球物探方法能够有效的探查煤层采空区的位置和范围。
一、煤田采空区的现状煤田采空区是人为挖掘或者天然地质运动在地表下面产生的“空洞”。
采空区的存在使得矿山的安全生产存在很大的安全威胁，人员与机械设备都可能掉入采空区内部受到伤害。
煤炭开采造成地面塌陷，产生大量地裂缝，造成大量的地表设施损毁。
由于地下采空区具有隐伏性强、空间分布特征规律性差、采空区顶板冒落塌陷情况难以预测等特点，因此，如何对地下采空区的分布范围、空间形态特征和采空区的冒落状况等进行量化评判，一直是困扰工程技术人员进行采空区潜在危害性评价及合理确定采空区处治对策的关键技术难题。
目前，地下空区已经成为制约矿山发展的一个重要难题，随着矿山向深部开采，地压增大，地下空区在强大的地压下，容易发生坍塌事故，尤其对地下转露天开采的矿山影响很大；地下开采残留大量的采场、硐室、巷道没有进行及时处理，对露天开采带来了严重的隐患，同时给矿山工作人员和设备带来严重的威胁。
自20世纪末以来，我国矿业开采秩序较为混乱，非法无序的乱采滥挖在一些矿山及其周边留下了大量的采空区，这是影响目前矿山安全生产的主要危害源之一。
地球物理勘探技术在采空区勘查中的应用
地球物理勘探技术在采空区勘查中的应用摘要：煤炭是促进中国社会经济发展的主要能源资源，在中国的能源消费结构体系中长期以来一直占有6成以上的比重。
然而，受过去无序、无节制粗放式开采的影响，在各大矿区已形成了大量采空区，尤其山西省作为中国煤炭生产的大省，由于其煤炭资源分布广泛且埋藏较浅，在煤矿整改之前，滥开滥采的小型矿井导致许多隐藏采空区存在。
关键词：地球物理勘探技术；采空区勘查；应用前言近些年来人们对于工业发展有着较高的需求，在这样的背景下各种各样的煤矿快速发展，高强度的开采过程中，也出现了很多私人煤矿开采，形成采空区，这一问题必须充分做好相关工作内容。
1地球物理勘探概述分析从概念层面来看，地球物理勘查技术属于地质技术范畴。
该技术以地球物理学为基础，通过技术融合的方式对物理场的信息进行收集，通过物理场的变化情况，实现有效的地质探索，对地质环境进行判断，发现各种地质变化规律，通过此种方式，找出各种矿产资源，而且在地球物理勘查技术的作用下，还能对地质环境进行监测，及时的发现各种自然灾害。
随着时代的发展，地球物理勘查技术功能越发完善，应用领域也越发广泛，除了在工程建设以及矿产领域中应用之外，在灾害预测方面，地球物理勘查技术也起到了非常关键的作用，成为了一种关键的灾害预测手段，有力的促进工程建设安全性。
地球物理勘探的有效开展具有非常重要的意义。
从工程建设角度上来看，由于当前的工程项目数量持续增加，工程的品质和安全性受到了各界的高度关注，在工程设计和基础建设环节，需要对地质环境和水文地质信息进行勘察，水文地质会对工程基础的稳定性产生主导作用，如果在工程建设过程中缺乏有效的地球物理勘探，就会增加工程隐患，尤其是在大型项目建设中，这种地质风险会大幅度增加，在地球物理勘探工作的作用下，能为工程基础规划提供有力依据，实现对各种风险因素的事前控制。
由此可见，地球物理勘探工作的有效开展具有非常重要的现实意义，相关部门必须要采取各种措施，促进地质工作质量的强化，为环境工程和建设工程领域的发展做出积极的贡献。
采空区探测的基本方法和初步工作方案样本
采空区探测的基本方法和初步工作方案1. 采空区物探方法探测的可行性1.1 电性地质条件在煤系地层中, 当煤层被开采以后,在地下岩层中形成一定的空区, 同时采空区上方岩层在重力作用下发生一定的塌陷, 造成煤层上覆岩体失去原有平衡状态而发生一定程度岩移, 破坏了岩石的完整性、连续性, 致使岩层破碎和出现大量的空隙和裂隙, 电阻率在这些区域中其值也发生变化, 使得原电阻率层状形态受到了破坏, 呈不连续、杂乱现象。
一般松动、裂隙、坍塌、采空区为高阻反映, 而当采空区域含水或其它含水充填物时易形成低阻异常。
总之煤层采空区与其周边岩层存在明显的电性差异, 具备投入瞬变电磁法、高密度电法进行勘探的地球物理特征。
1.2 氡气测量条件不同的岩石含有不同的放射性元素和非放射性元素, 放射性元素在衰变时, 会产生一种惰性气体——氡气。
在裂隙, 构造发育的地区, 岩石破碎、断裂密布及岩石坍塌等地段, 特别利于氡气的释放和运移, 易于形成氡气异常。
测量氡气异常的分布, 能为研究浮土覆盖地区的构造、断裂带等工作提供重要的信息。
对于地下存在采空区时, 会使其上部岩层结构发生变化, 如岩石出现裂缝或破碎等。
这就为氡气的运移与集聚提供了有利的条件, 从而形成氡异常, 这便是利用氡气测量来解决地下采空区存在与否的地球物理前提。
2. 采空区探测物探方法的原理介绍2.1 瞬变电磁测量原理瞬变电磁探测是地球物理探测的主要手段之一, 经过向地下发射电磁波激励地下目标, 接收其产生的二次场, 确定被测目标的物理参数。
瞬变电磁测量是利用不接地线圈（或称回线）向地下发射一次瞬变磁场一般是在发射线圈上供一个电流方波, 可在地下产生稳定的磁场分布, 当电流方波关断后, 地球介质将产生涡流, 其大小取决于地球介质的导电程度。
该涡流不能立即消失, 它将有一个过渡过程, 过渡过程产生的磁场向地表传播, 在地表接收线圈把磁场的变化转化为感应电压的变化。
瞬变电磁法的测深原理又以” 烟圈”效应形象地加以阐明, 地表接收的二次电磁场是地下感应涡流产生的, 其涡流以等效电流环向下并向外扩散, 形如”烟圈”。
采空区地球物理勘探技术方法
采空区地球物理勘探技术方法发表时间：2020-09-17T08:07:12.991Z 来源：《防护工程》2020年15期作者：郭朋[导读] 本文将对地球物理勘探技术对采空区的探测工作展开分析，推进采矿行业的稳定健康发展。
山东省物化探勘查院山东省 250013摘要：随着科技水平的不断提升，工业生产技术也得到了大力的发展，我国在煤炭勘探技术方面也取得了很大的突破。
采矿企业在对资源进行开发利用的同时，忽视了对于环境的保护使得矿区进行出现了一系列问题，其中最大的问题则是采空区的回填和处理。
如果采空区没有得到有效的处理，则会给矿区带来很大的不利影响，甚至还会造成财产损失和安全事故。
本文将对地球物理勘探技术对采空区的探测工作展开分析，推进采矿行业的稳定健康发展。
关键词：采空区；地球物理；探测在工业快速发展的时代下，社会对各种资源的需求量也在不断增大，煤矿作为主要的能源需求量在不断增加。
但是高强度的开采，也带来了一些不良影响，特别是一些私人煤矿的开采，开采过程不规范，并且后期处理工作不当，给周边居民带来诸多安全隐患。
由此可见，对于采空区的探测是一项十分必要的工作，为采矿企业的安全生产提供保障。
1.采空区的形成采空区的形成主要是由于地下矿层被开采后，会出现一个比较空旷的区域，这个区域则被称为采空区。
采空区的出现使得原来地层的受力情况出现了变化，打破了一直稳定的地质平衡，上层岩层没有了下层岩层的支撑，很容易发生塌落现象。
采空区在发生塌陷之后，可以将其用油气层的沉降标准分为三个带，首先是垮落带，煤层采空区上部出现塌落现象的岩层；断裂带，冒落带上方的岩体由于弯曲变形过大，因此在采空区上方产生了很大的拉应力，两侧的岩层也就受到了较大剪应力的作用，在力的作用之下产生了大量的裂缝，岩石没有了整体性；弯曲带，由于裂隙的产生，会使得岩层的受力出现不均衡，在自重应力之下在加上裂隙的不规则很容易产生弯曲变形。
采空区的塌陷会给周围的地质环境带来很大的不利影响，破坏了采矿区的地质稳定性。
采空区探测的基本方法和初步工作方案
采空区探测的基本方法和初步工作方案1.采空区物探方法探测的可行性1.1电性地质条件在煤系地层中，当煤层被开采以后,在地下岩层中形成一定的空区,同时采空区上方岩层在重力作用下发生一定的塌陷 ,造成煤层上覆岩体失去原有平衡状态而发生一定程度岩移,破坏了岩石的完整性、连续性,致使岩层破碎和出现大量的空隙和裂隙，电阻率在这些区域中其值也发生变化，使得原电阻率层状形态受到了破坏，呈不连续、杂乱现象。
一般松动、裂隙、坍塌、采空区为高阻反映，而当采空区域含水或其他含水充填物时易形成低阻异常。
总之煤层采空区与其周边岩层存在明显的电性差异，具备投入瞬变电磁法、高密度电法进行勘探的地球物理特征。
1.2氡气测量条件不同的岩石含有不同的放射性元素和非放射性元素，放射性元素在衰变时，会产生一种惰性气体——氡气。
在裂隙，构造发育的地区，岩石破碎、断裂密布及岩石坍塌等地段，特别利于氡气的释放和运移，易于形成氡气异常。
测量氡气异常的分布，能为研究浮土覆盖地区的构造、断裂带等工作提供重要的信息。
对于地下存在采空区时，会使其上部岩层结构发生变化，如岩石出现裂缝或破碎等。
这就为氡气的运移与集聚提供了有利的条件，从而形成氡异常，这便是利用氡气测量来解决地下采空区存在与否的地球物理前提。
2.采空区探测物探方法的原理介绍2.1瞬变电磁测量原理瞬变电磁探测是地球物理探测的主要手段之一，通过向地下发射电磁波激励地下目标，接收其产生的二次场，确定被测目标的物理参数。
瞬变电磁测量是利用不接地线圈 (或称回线 )向地下发射一次瞬变磁场, 通常是在发射线圈上供一个电流方波 ,可在地下产生稳定的磁场分布, 当电流方波关断后, 地球介质将产生涡流, 其大小取决于地球介质的导电程度。
该涡流不能立即消失, 它将有一个过渡过程, 过渡过程产生的磁场向地表传播, 在地表接收线圈把磁场的变化转化为感应电压的变化。
瞬变电磁法的测深原理又以“烟圈”效应形象地加以阐明，地表接收的二次电磁场是地下感应涡流产生的，其涡流以等效电流环向下并向外扩散，形如“烟圈”。
采空区综合地球物理勘察方法研究
采空区综合地球物理勘察方法研究【摘要】物探技术是采空区检测工程中的重要方法，它是将采空区治理区域内同范围、同点、同深度处岩层的物理性质在注浆前后的变化进行对比，直观的判断注浆工程质量的优劣。
各种物探方法的基本理论和核心思想存在不同，所以其各自的侧重和应用范畴也存在差异.【关键词】采空区；地球物理勘探技术;采空区是由于地下采矿后留下的地下空穴，地下采空区破坏了地基原有的应力平衡，从而引发采空区的塌陷和持力层破坏等铁路工程地质问题。
目前，采空区的主要勘察手段有地质调绘、钻探和物探，传统的地质调绘、钻探，工作效率较低。
近年来，随着物探技术的快速发展，国内外形成了以物探为主的采空区勘察方法，但单一的物探技术由于资料的多解性和采空区地质条件的复杂性，解释精度不高，难以满足工程设计的需要。
为了提高采空区勘察的精度、质量和效率，必须加强多种物探技术互相融合的综合物探新技术的研究。
采空区的勘察方法很多，但是每种方法都有一定的适用性，同时采空区的地质条件、埋深和地形条件等特征也是影响采空区勘察技术选择的基本条件。
因此，研究采空区的地质和地球物理特征及各物探方法的适用性.1.采空区的地质和地球物理特征研究1.1采空区地质特征研究1.1.1煤矿采空区煤矿采空区主要呈层状分布，围岩类型相对简单，因此，探测煤矿采空区时应选择对层状介质有良好分辨率的物探方法。
1.1.2铁矿采空区与煤矿多为层状分布不同，铁矿成因类型比较复杂，开采后形成采空区多呈不规则状分布，且围岩性质复杂，这就给铁矿采空区的勘察带来了极大的挑战。
华北地台是我国重要的铁矿资源分布区，铁矿石开采区。
该区成矿地质环境多样，矿床类型齐全，其中沉积变质型和接触交代型铁矿占90.21%。
(1)沉积变质型铁矿沉积变质型铁矿床是华北地台的主要铁矿床类型，可分为与海相火山作用密切相关，主要赋存在绿岩带中的阿尔戈马型和与沉积作用相关的苏必利尔湖型两类，以前者为主。
阿尔戈马型铁矿产在火山喷发间歇期的沉积岩中，形成在太古宙，主要产出在鞍本、五台-恒山、鲁西、豫中等地[3]。
物探技术在采空区勘查中的应用
物探技术在采空区勘查中的应用摘要：通过对测区开展浅部采空区的地质雷达和高密度综合探测，得到了浅部采空区分布的剖面图和平面图，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，探测效果明显。
关键词：物探技术；采空区1. 地质物探勘查方法技术物探是地球物理勘查的简称，包括重力、磁法、电法、地震、放射性和地温等六大类方法。
据统计，物探方法在寻找和扩大能源矿产、黑色金属矿产、有色金属矿产、非金属矿产和地下水等方面，起着主要的作用。
1.1航空及地面甚低频电磁法（VLF）该方法在圈定良导断裂破碎带、蚀变带，追踪含矿构造，寻找低电阻率的岩（矿）脉，圈定矿化范围等方面具有鲜明的特点。
其仪器设备轻便，野外观测方法简单，资料处理速度快。
但应注意地形、电缆等人文干扰异常的识别和改正。
当第四系覆盖较厚时，对于埋藏较深的地质异常体所反映的有效信息较弱。
因此，VLF一般用于浅覆盖区及外围的剖面或扫面工作。
1.2地震层析成像（CT）地震层析成像（CT）就是用医学X射线CT的理论，借助地震波数据来反演地下结构的物性属性，并逐层剖析绘制其图像的技术。
在20世纪80年代以后，才将其应用于金属矿的地球物理勘查工作。
1.3大地电磁测深（MT）其具有探测深度大（可探测至上地幔），不受高阻层屏蔽，分辨能力强（尤其是对良导介质），工作成本低（相对于地震勘探）和野外装备轻便等特点，在地球岩石圈深部结构研究、地震预报、油气勘探、地热田调查中显示了重要作用。
大地电磁测深对于地下低阻层（良导电体）相当敏感，这是大地电磁测深方法能够在（隐伏）金属矿勘探中发挥作用的主要地球物理依据。
1.4瞬变电磁法（TEM）3.2瞬变电磁法原理及使用方法瞬变电磁法地球物理勘探是一种脉冲感应类时间域电磁法。
向勘探目标发送一次脉冲磁场，通过间歇期间，观察测量地下地质体在激励后引起的一段涡流产生时间段内的二次磁场变化。
地下地质体的电性会对二次场的大小造成影响，低阻地质体在感应二次磁场电压比较大，感应二次磁场衰减速度会比较慢。
采空区地球物理勘探技术方法
采空区地球物理勘探技术方法王鹤宇【摘要】Goaf is bringing serious harm to humans production and life, and therefore detection of goaf has become an important research topic. This paper describes geophysical characteristics of the goaf and geophysical methods ( electrical method, seismic method, radioactive method) for detection of goaf in combination with practical examples, and discusses the research status and existing problems of the above three methods as well as the research and development trends in future.%采空区给人类生产生活带来严重危害,采空区的探测已成为重要研究课题.笔者介绍了采空区的地球物理特征,结合工程实例对采空区探测的物探方法(电法、地震、放射性)进行叙述,探讨了三种采空区地球物理探测方法研究现状和存在问题以及今后的研究发展方向.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2012(036)0z1【总页数】6页(P34-39)【关键词】采空区;瞬变电磁法;三维地震;活性炭测氡【作者】王鹤宇【作者单位】山西省地球物理化学勘查院,山西运城044004【正文语种】中文【中图分类】P631.4建国以来，工业的发展对资源需求量增大，各类煤矿开始蓬勃发展，长期高强度的开采及各类不规范的私人小煤矿的开采，形成采空区。
到目前为止，山西省采煤形成的采空区达2万km2。
采空区物探方法介绍
采空区 - 探测方法采空区一、重力勘探方法重力勘探方法是利用地下地质体质量亏损或盈余，在地表观测他们引起的重力异常，从而确定地下地质体的分布、大小、边界等。
采空区因开采形成质量亏损，从而形成低重力异常。
在煤矿采空区保存完整时，形成低值剩余重力异常。
在采空区塌陷而不充水时，质量亏损值不变，但负密度值减小而影响厚度增大；充水时,亏损质量得到一定补偿,比在不充水的同样情况下，负密度值减小。
无论在采空区实际存在哪种情况，按一般规律都可测出局部剩余重力异常。
使用高密度、高精度微重力测量和适当的资料处理解释方法,在面积上控制采空区范围。
采用数字地形多剖分体高精度地改方法及三维解释方法，以达到提高解释精确性。
二、电磁方法1、高密度电阻率层析成像法在现场测量时，将全部电极设置在一定间隔的测线上，然后用多芯电缆将其连接到程控式多路电极转换器上，使电极布设一次完成。
为了准确、快速地采集大量数据，测量时通过程序控制实现电极排列方式、极距和测点的快速转换。
并利用与系统配套的电法处理软件，对采集的数据进行各种处理，结果进行图示，使解释工作更加方便、直观。
利用某电厂采空区和电阻率层析成像测量的结果，探讨了电阻率层析成像测量在煤矿采空区和斜风井巷道中的应用，结果表明，电阻率层析成像二维测量方法在煤矿采空区和斜风井巷道的探测和定位是准确和可行的；煤矿采空区和斜风井巷道内若没有水体存在，电阻率层析成像二维测量成果图中一般都是高阻异常封闭圈，如有水体存在则表现为低阻异常封闭圈。
2、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，由于瞬变电磁仪接收的信号是二次涡流场的电动势，对二次电位进行归一化处理后，根据归一化二次电位值的变化，间接解决如陷落柱、采空区、断层等地质问题。
综合地球物理勘探技术在采空区位置探测的应用
五分钟讲清楚电机工作原理
电机是一种将电能转化为机械能的装置。
它的工作原理基于电磁感应和洛伦兹力。
电机的核心部件是电场和磁场之间的相互作用。
当通过电线中通电时，会在电线周围产生一个磁场。
而当电流通过有导电材料的线圈时，磁场会与线圈中的电流相互作用。
根据右手定则，电流方向和磁场方向垂直时，会产生一个力，称为洛伦兹力。
在电机的构造中，有一个固定的磁场和一个可旋转的线圈。
当通过线圈通电时，线圈会受到洛伦兹力的作用，导致线圈开始旋转。
为了保持旋转运动，需要不断改变通过线圈的电流方向，使得洛伦兹力的方向也发生变化，从而保持力的方向与线圈方向的夹角保持在90度。
为了实现电流方向的变化，电机通常采用可逆的直流电流供应。
这意味着通过电机的电流方向可以改变，从而改变洛伦兹力的方向。
这个过程可以通过使用换向器或电子器件来实现。
此外，电机还包括一个旋转的轴和一些其他机械部件，如齿轮系统或传动带等。
这些部件通过机械连接将旋转力转移到所需的设备或机械上。
综上所述，电机通过电磁感应和洛伦兹力的相互作用将电能转化为机械能。
它的工作原理基于电流通过线圈时产生的磁场和线圈中的洛伦兹力。
通过不断改变通过线圈的电流方向，电机可以保持旋转运动，从而实现工作。
采空区地球物理勘探技术方法
采空区地球物理勘探技术方法摘要：煤矿采空区对铁路工程设施安全有不良的地质影响，如地面沉降、地层的水平移动及变形、地面开裂、构筑物下沉等。
其中，小煤矿的不合理开采和越界开采，对已建和拟建工程设施存在极大的安全隐患。
为了减少采空区的危害，并且采取相应的治理措施，首先需要采用适宜的物探方法来准确判定采空区的位置及规模。
关键词：物探技术;采空区;勘查;应用;分析引言：对于采空区勘查作业而言，各种物探技术的应用优势及适用性有所不同。
特别是对于地质条件相对复杂的采空区勘查作业而言，应当在条件允许的情况下尽量选取综合化的物探方式，确保采空区勘查作业的有效性与精确性。
1 采空区形成机理地下矿层采空后形成的空间称为采空区。
当采空区出现后，打破了原有的应力平衡，上覆岩层失去支撑，产生移动变形，直到破坏塌落。
采空区塌陷后，形成采空塌陷区。
以煤层采空塌陷区为例，可将它分为3个带:①垮落带:煤层采空上部岩层出现坍落;②断裂带:冒落带上方岩体因弯曲变形过大，在采空区上方产生较大的拉应力，两侧受到较大的剪应力，因而岩体出现大量裂隙，岩石的整体性受到破坏;③弯曲带:裂隙带以上直到地面，在自重应力作用下产生弯曲变形而未破裂。
2 地球物理勘探技术地球物理勘探技术作为原位测试方法，具有简单、快速、易大面积施测等特点，是岩土工程勘察中的一种重要手段。
物探方法种类繁多，包括电法、磁法、地震法、放射法等等，因此如何从中选取信息量最大的、最可靠的方法和确定其应用顺序，如何分配各种方法的经费以获取最大的效果就成为首要的问题。
由于各种方法都有其特点、一定的适用条件和应用范围，而对于采空区的探测，电磁法是较好的方法，电磁法又分多种，针对翁福磷矿穿岩矿段地下采空区的特点，根据该区地质地球物理条件，本次物探工作选用的物探方法有低频地质雷达勘探和瞬变电磁法（TIMEELECTRIMAGNETICMETHOD，简称TEM）勘探。
3 适宜物探方法的选取3.1前期工作(1)收集了解当地矿层的分布、层数、厚度、深度、埋藏特征，以及上覆岩体的岩性、构造等地质信息。
采空区地球物理勘探技术方法
采空区地球物理勘探技术方法刘德余，辛志翔，闫后振（青岛地质工程勘察院，山东 青岛 ２６６０００）摘 要：采空区会对人们的生产生活过程有着十分直观的负面影响，对其进行探测的工作有着重要的意义，现在很多有关研究工作人员都对其进行研究，文章就此进行分析。
关键词：采空区；地球物理；勘测技术中图分类号：Ｐ６３１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１９）２３－０１２６－２Geophysical exploration technology in GoafLIU De-yu, XIN Zhi-xiang, YAN Hou-zhen（Ｑｉｎｇｄａｏ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｕｒｖｅｙ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｔｈｅ ｇｏａｆ ｗｉｌｌ ｈａｖｅ ａ ｖｅｒｙ ｄｉｒｅｃｔ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｐｅｏｐｌｅ＇ｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｌｉｆｅ ｐｒｏｃｅｓｓ， ａｎｄ ｉｔ ｉｓ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｔｏ ｄｅｔｅｃｔ ｉｔ． Ｎｏｗ ｍａｎｙ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ ｈａｖｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｔ， ａｎｄ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｉｔ．Keywords: ｇｏａｆ； ｇｅｏｐｈｙｓｉｃｓ； ｓｕｒｖｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ近些年来人们对于工业发展有着较高的需求，在这样的背景下各种各样的煤矿快速发展，高强度的开采过程中，也出现了很多私人煤矿开采，形成采空区，这一问题必须充分做好相关工作内容。
1 相关背景重工业的进一步发展减少了对各种资源的市场需求，各种类型的矿山总体上蓬勃发展。
经过长期的高强度采矿和各种大小型私人使用的非基本标准，已经创建了旧矿区。
到目前为止，山西省大型煤矿开采后真正形成的矿区面积已达20，000平方公里。
因为在未来几年内，公司本身将重组大型煤矿，以重新整合逐步过渡的工厂，这是矿山改革全面整合的两个高风险时期。
采空区地球物理勘探技术方法 陈金强
采空区地球物理勘探技术方法陈金强摘要：在我国经济快速发展期间，煤炭资源大规模开采．很多地区的无序开采造成煤矿采空区分布情况不明，产生了不良的社会与环境效应，严重影响矿区周边人民的生活．同时，也可能会对人们生命财产安全造成了直接的影响，给国家带来巨大的财政损失．由于采空区形成年代、埋藏深度、空间结构、围岩条件、冒落、充填和积水等情况不同，采空区的物性反映虽然呈现出很大的差别性，但是仍可利用各种地球物理方法进行探测．关键词：采空区；地球物理；勘探技术方法前言采空区给人类生产生活带来严重危害，采空区的探测已成为重要研究课题。
大部分小煤矿没有保留下准确的地质资料，兼并重组整合煤矿普遍存在地质勘查工作程度低、地质情况不明，煤矿建设和生产存在安全隐患，将是制约安全生产的一大因素。
因此进行采空区探测工作十分必要，目前探测采空区的物探方法较多，如反射波法、高密度电法、瞬变电磁法、探地雷达、微动勘察法等。
1、地震方法探测采空区地震勘探是利用地层和岩石的弹性差异来探测地质构造、寻找有用矿产资源的重要地球物理勘测方法．地震波在传播过程中，当遇到弹性分界面时将产生反射、折射和绕射等现象，接收地震波的性质及收发方式的不同形成了不同的地震勘探方法．地震方法在采空区探测中已经得到广泛的应用．反射波法是人工激发的地震波在地层中传播时，在波阻抗界面上产生反射信号，通过对该信号进行分析，来推断界面深度、构造形态及其物性参数的一种地震勘探方法．当煤层未开采时，由于煤层呈现低密度、低速度的特性，与顶底板围岩的波阻抗差异较大，能形成能量较强的反射波．在地震剖面上，采空区的地震属性表现为反射波能量衰减快、反射波同相轴有缺失绕射现象；而采空塌落区的属性表现为地震反射波同相轴不连续、错位，反射波能量弱或杂乱无章的特点．这为采空区在时间剖面上的特征识别提供了的判别依据。
当采空区的宽度小于地震勘探的横向分辨率时，反射地震的探测有效性降低，需借助绕射波和瑞雷面波法解决．一般来说，地震勘探方法在圈定采空区位置上相对准确．对于各种地震方法在采空区中的应用有其各自的特点及优势，然而针对地震属性体的提取和应用很大程度上依赖于原始地震资料的品质，提取方法的选择要全面地分析探测目标体，紧密结合实际地质情况和施工成本，以确保得到正确的解释成果．同时，由于地震反演问题的多解性，应适当采用综合地震勘探方法探测对问题进行有效地约束，可极大地提高成果的可靠性．2、高密度电法在煤矿采空区的应用我国是从20世纪末开始研究高密度电法及其应用技术，在理论方法和实际应用等方面进行了探讨并不断完善．随着地球物理反演方法的发展，高密度电法资料的电阻率成像技术也从一维和二维发展到三维，极大地提高了地电资料的解释精度．中国地质大学、吉林大学、重庆地质仪器厂等研制成了几种类型的仪器．随着煤田地质灾害的增加，对采空区、陷落住等的探测需求日益加大．高密度电阻率法探测精度高，对其研究和应用迅速展开，其对煤矿采空区探测的可行性得到验证．雷旭友等（2009）采用高密度电阻率方法分别对机场岩溶和土洞、煤矿运煤巷道、隐伏小煤矿采空区和复杂地质灾害隧道进行了试验勘探，探测结果经钻探验证，准确率在60%以上．杨镜明（2012）应用高密度电阻率法探测陡倾煤层采空区，推断出了采空塌陷和地裂缝的位置．孙林（2012）在内蒙古某地区，针对测区不同的地电条件，综合应用高密度电阻率法和浅层地震进行煤田采空区探测，取得了良好的效果．杨镜明等（2014）结合应用实例探讨了利用高密度电阻率法评价煤矿采空区注浆治理效果的可行性．高密度电阻率法在煤田地质灾害预测与治理中将发挥更重要的作用．3、瞬变电磁法在煤矿采空区中的应用瞬变电磁法是通过不接地回线或接地长导线向地下供以脉冲电流，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电介质中产生涡旋交变电磁场．地质体导电性愈好，涡流的热耗损愈小，瞬变过程愈长．通过接收线圈测量二次场空间分布形态，测量这种由地下介质产生的二次感应电磁场随时间变化的衰减特性，从而达到解决地质问题的目的．一次发射可以同时完成不同深度的信息探测，所以此方法的探测效率较高．瞬变电磁法根据采空区的电磁特性，即充水时相对围岩具有低阻特性，反之为高阻特性．地面瞬变电磁法具有易穿透高阻层、对低阻含水采空区反应灵敏，施工方便、效率高等优势，且勘探深度适于煤矿采空区探测，因而迅速成为各大矿区探测采空积水区的首选方法．随着瞬变电磁法在煤田采空区探测中应用的不断深入，很多学者将其应用范围从地面的半空间延伸到矿井中的全空间．赵文曙等（2012）利用矿井瞬变电磁法超前探测技术，在巷道掘进头进行数据采集，通过数据处理、反演计算形成巷道掘进头顶板视电阻率剖面图，解释了巷道掘进头上层煤采空区的范围和位置特征．矿井瞬变电磁法拓展了传统矿井物探方法的探测范围，实现了矿井全方位的超前探测，实现了多角度立体探测．4、探地雷达在煤矿采空区的应用探地雷达（也称地质雷达）利用高频电磁波以及宽频带短脉冲，根据接收到波的双程走时、幅度与波形资料，推断介质的结构．该方法数据处理过程与地震类似，通过进行振幅恢复、滤波、F-K滤波、反褶积处理等手段来获得信噪剖面．国内对地质雷达技术的研究始于20世纪70年代初期，地矿部物探所、煤炭部煤科院均进行了地质雷达设备的研制和野外试验工作．90年代以来，由于大量国外仪器的引进，地质雷达得到了广泛的应用．噪声压制是探地雷达数据采集技术的研究的重点．程久龙等（2010）给出了采空区的雷达反射波响应特征，分析了干扰的类型，提出了压制强电磁干扰的工作方法、数据处理和解释方法．石刚等（2012）采用瑞典RAMAC/GPR探地雷达仪配备的超强地面耦合天线（RTA50MHz）探测采空区，选用合适的雷达参数和探测模式进行数据采集，实现了探测目标体的准确定位，取得较好的探测效果．5、微动勘察法在煤矿采空区的应用微动勘察法（MSM）是一种物探新技术，近几年也应用到煤矿采空区的勘查中，尤其是对陷落柱的探测．微动探测是以平稳随机过程理论为依据，从台阵微动记录的垂向微动信号中提取瑞雷面波的频散曲线，通过对频散曲线的反演，获得地下介质的横波S速度，利用其低速异常解释采空区，依据勘探目的不同，分为单点微动探测（测深）和微动剖面探测两种．现阶段常规的探测采区陷落柱的主要地面物探手段为三维地震勘探和瞬变电磁探测方法．由于受地表地形等因素的干扰，据统计三维地震勘探确定的陷落柱巷道验证率不足50%．不含水陷落柱与围岩的电性差异较小，地面瞬变电磁探测也较难发现．与常规方法相比，微动勘察法在探测煤矿陷落柱施工时，由于其便捷的野外观测方法、无需人工源以及不受电磁干扰影响等特点，对地形及环境噪声无特殊要求，适用于各种地形及环境，对探测村庄覆盖区之下的煤层构造、圈定陷落柱等速度异常区域，具有一定的技术优势．结语近年来，地震法、瞬变电磁法、高密度电法、微动法、放射性法、探地雷达法等地球物理方法都在煤矿采空区探测中得到应用．但是，每一种方法都有本身的局限性．实际工作中，应根据煤矿采空区具体的地质特征，综合考虑不同地球物理方法的特点，选择合理的方法进行探测，或者采用综合地球物理方法进行探测和解释，以取得理想的探测效果．参考文献：［1］吴成平，胡祥云．采空区的物探勘查方法［J］．地质找矿论丛，2007（1）．［2］薛国强，李貅，郭文波，等．大回线源瞬变电磁场响应特性［J］．石油地球物理勘探，2007，42（5）．。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
采空区地球物理勘探技术方法
发表时间：2018-11-27T17:37:34.883Z 来源：《防护工程》2018年第22期作者：张家瑜[导读] 煤矿采空区对铁路工程设施安全有不良的地质影响，如地面沉降、地层的水平移动及变形、地面开裂、构筑物下沉等。
中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆市 400039 摘要：煤矿采空区对铁路工程设施安全有不良的地质影响，如地面沉降、地层的水平移动及变形、地面开裂、构筑物下沉等。
其中，小煤矿的不合理开采和越界开采，对已建和拟建工程设施存在极大的安全隐患。
为了减少采空区的危害，并且采取相应的治理措施，首先需要采用适宜的物探方法来准确判定采空区的位置及规模。
关键词：物探技术;采空区;勘查;应用;分析
引言：
对于采空区勘查作业而言，各种物探技术的应用优势及适用性有所不同。
特别是对于地质条件相对复杂的采空区勘查作业而言，应当在条件允许的情况下尽量选取综合化的物探方式，确保采空区勘查作业的有效性与精确性。
1 采空区形成机理
地下矿层采空后形成的空间称为采空区。
当采空区出现后，打破了原有的应力平衡，上覆岩层失去支撑，产生移动变形，直到破坏塌落。
采空区塌陷后，形成采空塌陷区。
以煤层采空塌陷区为例，可将它分为3个带:①垮落带:煤层采空上部岩层出现坍落;②断裂带:冒落带上方岩体因弯曲变形过大，在采空区上方产生较大的拉应力，两侧受到较大的剪应力，因而岩体出现大量裂隙，岩石的整体性受到破坏;③弯曲带:裂隙带以上直到地面，在自重应力作用下产生弯曲变形而未破裂。
2 地球物理勘探技术
地球物理勘探技术作为原位测试方法，具有简单、快速、易大面积施测等特点，是岩土工程勘察中的一种重要手段。
物探方法种类繁多，包括电法、磁法、地震法、放射法等等，因此如何从中选取信息量最大的、最可靠的方法和确定其应用顺序，如何分配各种方法的经费以获取最大的效果就成为首要的问题。
由于各种方法都有其特点、一定的适用条件和应用范围，而对于采空区的探测，电磁法是较好的方法，电磁法又分多种，针对翁福磷矿穿岩矿段地下采空区的特点，根据该区地质地球物理条件，本次物探工作选用的物探方法有低频地质雷达勘探和瞬变电磁法（TIMEELECTRIMAGNETICMETHOD，简称TEM）勘探。
3 适宜物探方法的选取
3.1前期工作
(1)收集了解当地矿层的分布、层数、厚度、深度、埋藏特征，以及上覆岩体的岩性、构造等地质信息。
(2)收集矿层开采的范围、深度、厚度、时间和方法等信息。
(3)进行现场踏勘，确定地表的变形特征和分布。
(4)确定采空区周围的抽排水情况。
3.2选取物探方法
根据采空区地层条件及其地球物理特性，并且结合前期工作所取得的资料，选择最优的物探方法，表一是一些采空区常用的物探方法。
选择合理的物探方法，不仅可以节省成本，提高工作效率，最重要的是使所得结果精度高并且更符合实际。
表1常用的采空区物探方法
3.3验证物探成果
(1)物探成果可以指导钻探工作的布置，做到有的放矢，从而避免了盲目布孔的浪费，缩短了勘察周期。
(2)钻探工作也同样是对物探成果的验证:采用清水循环钻进，在某一段内漏水严重或钻探过程中有掉钻、卡钻等异常情况发生，即验证了采空区的存在。
(3)综合对比分析物探与钻探成果会使勘察效果更好。
4采空区勘查作业中物探技术的应用分析 4.1瞬变电磁法的应用分析
现阶段瞬变电磁法应用较为普遍与广泛的仪器设备为基于轻型专业的TEM设备，此类型设备最为显著的应用优势体现在其较高的自动化水平、较高的抗干扰能力以及持续性的监督控制。
更为关键的一点在于:在物探作业过程当中，结合采空区实际情况所生成的相关数据信息能够借助于微机控制得以完整性储存，以备调用及回放。
在本文所列举的采空区勘查作业实际情况当中，勘查作业的实现需要在中心回线装置的辅助下予以完成。
实践应用过程当中发现:这种同点装置能够确保与采空区地质勘查对象耦合属性的最优化，在简化响应曲线的同时具备更为优越与稳定的接收电平。
为确保瞬变电磁法应用过程中所选取的装置能够充分符合采空区勘查作业实际要求，需要通过综合比选的方式予以确定。
4.2地质雷达法勘探的应用分析
地质雷达也称探地雷达，利用高频电磁波束在波阻抗界面上的反射来探测有关的目的物。
具体工作时，发射天线和接收天线紧贴地面，由发射机发射短脉冲电磁波经发射天线辐射传入大地，电磁波在地下传播过程中遇到介质的分界面后被反射或折射，反射回地面的电磁信号被接收天线接收，根据反射回信号在时间坐标上的传播时间和相应的振幅相位变化特征，即可以判读界面的存在深度及其电磁相应性质。
对于地质雷达资料的定性解释，一般来说，在实测的地质雷达剖面上，如果以入射的电磁波脉冲为正方向，出现反相反射，意味着电磁波遇到了介电常数高的介质（如从空气入射到地下介质）若出现同相反射，意味着电磁波从介电常数大的介质进入介电常数小的介质（如从地下岩体进入采空区空洞时）。
4.3采空区勘查作业中高密度电阻率法的应用分析
采空区勘查作业实际过程当中应用温纳装置以及单边三级测探装置完成整个物探处理。
在应用温纳装置的过程当中进行采空区勘查的过程当中，所获取的数据信息能够形成基于倒梯性的二阶段面电性分布情况。
然而考虑到在应用此装置进行采空区物探勘查的过程当中可能存在地下空间盲区，因此还应当配合对单边三级探深装置的应用。
实践研究结果表明，这种以矩形结构方式所进行的地点断面获取数据能够从根本上消除空间探查盲区。
特别值得注意的一点在于:相比于单边三级探深装置所提供的数据信息而言，温纳装置所采集数据的分辨率水平明显更高。
基于对这一因素的考量，建议在资料解释过程当中以有关温纳剖面的分析为主。
5各种电法勘探方法推断采空区度弃矿井洞及勘探深度
(l)高密度电法
①首先从KS断面等值线图上识别低值KS异常,异常范围一般较采空区废弃矿井洞范围要大一些,这是由于采空区废弃矿井洞周围具有较为发育的裂隙,KS异常是采空区废弃矿井洞及裂隙的综合反映。
②从较大规模、异常幅度较大的KS异常中推断采空区废弃矿井洞的存在和范围,这是由于采空区废弃矿井洞相对较大的电性差异所引起的。
③从KS断面等值线图上识别低值KS异常,在整个断面控制范围内无法用一个统一的KS值。
因为KS异常存在于电阻率随深度增加而增加的趋势中一次导数尚未彻底消除这一趋势,低值KS异常只能是反映一定范围采空区废弃矿井洞异常。
④对于地形起伏,小路、沟渠等引起的的一次畸度造成的异常,根据野外工作记录进行剔除。
(2)GDS法
该方法是在传统电法勘探的基础上发展起来的,其基本原理是依据所探测的地层(或目标物)的电性在深度方向上变化率的大小来推断地质情况的,其推断原则基本同高密度电法。
(3)地震映像法
地震映像资料的分解以地震映像时间剖面图为基础。
图中各波的时序分布关系与形态特征是地层地质现象的客观反映、地震映像时间剖面图中各波组同相轴能量变化、频率变化、扭曲错动等物理现象是判断采空区废弃矿井洞断裂构造的依据。
即依据映像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,从而推断采空区废弃矿井洞的发育范围。
(4)物探深度
结合各物探工作方法的工作性质,特点及以往采空区废弃矿井洞勘察方法所积累的资料,成功的经验可得:为了提高勘察的分辨率,获得较准确的采空区废弃矿井洞存在信息,高密度电法采用四极装置,勘探深度一般小于50m;GDS法采用四极测深装置,勘探深度一般在30m左右,地震映像法勘探深度一般在30m左右。
结束语：
对于采空区勘查作业而言，各种物探技术的应用优势及适用性有所不同。
特别是对于地质条件相对复杂的采空区勘查作业而言，应当在条件允许的情况下尽量选取综合化的物探方式，确保采空区勘查作业的有效性与精确性。
参考文献：
[1]郑志龙,车琪,宋书志.国内外采空区勘察与探测方法综述[J].水电站设计.2018(02)
[2]赵立钦,李凤明,李宏杰,吴作启.隐蔽采空区综合勘查技术研究[J].煤矿开采.2017(05)
[3]孙晋宁.积水采空区的电性异常特征分析[J].华北国土资源.2018(02)。