綜合物探技術(shù)在煤礦采空區(qū)的應(yīng)用研究.pdf

1、近年來(lái),煤炭資源大規(guī)模開采和利用,帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的同時(shí),煤炭的過(guò)度開采已使地下形成了大量的采空區(qū),煤礦采空區(qū)導(dǎo)致大面積地表沉陷,地面建筑物、交通設(shè)施、生活基礎(chǔ)設(shè)施、土地等遭受到嚴(yán)重破壞,給礦區(qū)人民生活和生產(chǎn)帶來(lái)極大的威脅,對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)穩(wěn)定造成嚴(yán)重的影響和危害。因此,查明采空區(qū)的具體情況,避免塌方、突水、頂板冒落等災(zāi)害性地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)生,就成了當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。
　　 地球物理方法由于具有高效、無(wú)損等特點(diǎn),在采

2、空區(qū)探測(cè)中得到廣泛應(yīng)用。但由于采空區(qū)的形成年代、埋藏深度、空間結(jié)構(gòu)、圍巖條件等一般存在較大差異,使得不同采空區(qū)的物性反映也呈現(xiàn)出很大的差別,因而基于物性差異為基礎(chǔ)進(jìn)行探測(cè)的各種物探方法對(duì)不同采空區(qū)探測(cè)的適宜性和效果也存在一定差別。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)采空區(qū)進(jìn)行探測(cè)的物探技術(shù)較多,各探測(cè)方法具有一定的效果但也存在局限性。如地質(zhì)雷達(dá)分辨能力強(qiáng)但深度有限,地震和瑞利波分層能力強(qiáng),但對(duì)是否充水反映不明顯,直流電法受接地條件和地形起伏影響較大,瞬變電磁法

3、受地形影響小,對(duì)煤礦采空區(qū)積水探測(cè)效果較好,但對(duì)高阻異常反應(yīng)不明顯。針對(duì)不同采空區(qū)的物性特征,研究適合其具體條件的有效物探探測(cè)技術(shù),并輔以必要的鉆探進(jìn)行驗(yàn)證是目前國(guó)內(nèi)解決此類問(wèn)題的主要技術(shù)途徑。
　　 本文從煤礦采空區(qū)的基本特征出發(fā),首先對(duì)采空區(qū)的地表變形特征、水文特征和地球物理特征進(jìn)行了討論和詳細(xì)的分析,并對(duì)煤礦采空區(qū)各特征之間的影響和聯(lián)系進(jìn)行了總結(jié)；然后對(duì)高密度電阻率法的數(shù)據(jù)采集、野外布設(shè)和數(shù)據(jù)處理進(jìn)行了詳盡的闡述,內(nèi)容主要

4、包括極距的選擇、電極布設(shè)、壞點(diǎn)剔除、數(shù)據(jù)拼接、地形校正和正反演計(jì)算等；接著對(duì)瞬變電磁法的常用裝置進(jìn)行了簡(jiǎn)述,總結(jié)了瞬變電磁法各裝置的特點(diǎn),從瞬變電磁法的基本原理出發(fā),對(duì)水平層狀均勻介質(zhì)條件下中心回線裝置的瞬變電磁響應(yīng)進(jìn)行了重點(diǎn)討論,并對(duì)瞬變電磁場(chǎng)的基本特征、瞬變電磁法的數(shù)據(jù)采集和處理進(jìn)行了闡述,主要包括濾波處理、地形影響及校正、正反演計(jì)算；最后結(jié)合工程實(shí)例,以高密度電阻率法、瞬變電磁法為主,地震反射波法為輔,對(duì)煤礦采空區(qū)進(jìn)行探測(cè),取得了

5、以下幾方面的研究成果:
　　 1、高密度電阻率法較好地反映了煤礦采空區(qū)的分布狀態(tài)。由于采空區(qū)引起頂板節(jié)理裂隙及拉裂裂隙,導(dǎo)致在高密度電阻率反演圖上,出現(xiàn)高阻異常范圍較采空區(qū)范圍大(采空區(qū)上部出現(xiàn)高阻異常)；當(dāng)采空區(qū)充水后,在高密度電阻率反演圖上出現(xiàn)低阻異常?？傮w而言,高密度電阻率法能較好地反映淺部地質(zhì)信息,對(duì)采空區(qū)有較好的電性反映。
　　 2、瞬變電磁法也較好地反映了煤礦采空區(qū)的分布狀態(tài)。在瞬變電磁剖面圖上,同樣出現(xiàn)異常

6、范圍大于采空區(qū)范圍的結(jié)果,這是由于采空區(qū)的頂板節(jié)理裂隙及拉裂裂隙所致。為了較好地反映電阻率異常在垂向上的變化,編制了電阻率平面等值線圖,也較好地反映了采空區(qū)的分布狀態(tài)。
　　 3、在高密度電阻率反演圖、瞬變電磁剖面圖上,采空區(qū)上部均不同程度地存在高阻異常,該高阻異常傳遞了采空區(qū)的存在信息,從而圈定了采空區(qū)的平面范圍；在瞬變電磁斷面圖上,采空區(qū)的存在會(huì)引起視電阻率等值線異常波動(dòng),這些信息可作為圈定采空區(qū)平面范圍的基本標(biāo)志。采空區(qū)勘