综合物探方法在煤矿采空区调查中的应用

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1、瞬变和浅震物探方法在煤矿采空区勘查中的应用摘要：本文指出了对老采空区进行勘查的必要性。针对采空区的地球物理特征，合理选择了瞬变电磁法和地震法两种物探技术，结合实例分析，介绍了对物探数据进行合理解译的方法，证明了两种物探方法相结合在煤矿采空区勘查中的有效性。关键词：物探；采空区；瞬变电磁法；地震法中图分类号：P631.3,P631.4文献标识码：AAPPLICATIONOFTEMANDSEISMICEXPLORATIONINCOAL-MINED-OUTAREAZHAOGuang-rong(BureauofCoalIndustryofEerduosi,DongshengDistrictofEer

2、duosiinInnerMongolia,017000)Abstract:thepaperhasexpoundedthenecessityofinvestigationtocoal-mined-outarea.Accordingtogeophysicalcharactersofcoal-mined-outarea,appropriatetwomethodsareselected,theyaretransientelectromagneticmethodandseismicmethodexploration.Byanalysingexamples,exacttechnicalapproache

3、sforgeophysicalexplorationsareintroduced.Theresearchconclusionsprovethatitisproperofcomprehensionoftwogeophysicalexplorationsindetectingcoal-mined-outarea.Keywords：geophysicalsurving;coal-mined-outarea;transientelectromagneticmethodexploration；seismicexploration1前言鄂尔多斯市是我国煤炭储量最丰富的地区之一。几年前，乡镇、个体小煤矿星

4、罗棋布，分布很广；近几年，许多小煤矿现已关闭或通过技术改造而合并。由于小煤矿不仅开采工艺落后、技术管理不到位，资源浪费严重，而且严重缺少工程技术人员，人员更换调整频繁，在无设计、无规划、无图纸的情况下，滥采乱掘，使得采空区位置不准确或根本无文字和图纸记录，存在很多安全隐患。比如2009年3月曾发生一起技改矿掘进巷道时突然与小煤矿老空区打通，一氧化碳涌入致多人中毒伤亡事故。因此，开展对存在隐患的矿山企业的督促整治，摸清小煤矿的老采空区位置情况，建立和制定相应的制度和方案措施，是十分必要的。矿体采动后，地下介质层间的电性、弹性波等物性会产生差异，给地球物理勘探方法的研究和实施创造了前提条件。本文

5、就是通过瞬变电磁法和地震法两种物探方法综合，来完成采空区的识别和判断。2地下采空区的地球物理特征2.1地下采空区的电性[1]当煤层未被采动时，地层一般呈现成层性且表现出完整性，因此，电性比较稳定。煤层采出后，煤层顶底板岩层间形成一定的空间，破坏了岩石的完整性、连续性，故该处电阻率值明显高于周边未采动的完整地层的电阻率，表现出明显的局部高阻特性。若采空区的空隙被水充填，由于水的导电性，其电阻率呈低阻反映，但一般范围很小。2.2地下采空区的弹性波特性[1]未被采动的煤层与其顶底板岩性上的差异是一个较为稳定的波阻抗界面，因此具有良好的弹性波反射条件。以人工激发的弹性波在地壳中传播，当遇到弹性分界面

6、时，其路径、振动强度和波形将随所通过介质的弹性性质和几何形态的不同而变化。在采空区内，波的旅行时间和速度会受到很大影响，同相轴发生畸变异常，煤层反射波的这种中断、扭曲、振幅和频率特征等变化为开展地震勘探提供了工作前提。3物探原理和特点3.1瞬变电磁法原理和特点[2]瞬变电磁法（Transientelectromagneticmethod，简称TEM）是基于电性差异，利用不接地回线或接地线源向地下间歇地发送一次脉冲电场，在一次脉冲磁场的间歇期间，利用另一回线或探头接收由地下地质体受激励引起的感应二次场（按指数规律衰减），二次场的大小与地下地质体的电性有关：低阻地质体感应慢，二次场电压较大；高阻

7、地质体感应较快，二次场电压较小。这样，根据二次场衰减曲线的特征，就可以判断采空区的位置。TEM具有受体积效应影响小、纵横向分辨率高、探测深度大、发现异常能力强、受地形影响小、施工方便、快捷、效率高等优点。但当地面测点上方有高压线、测点周围有大的金属结构或测区地下有综采设备等大型金属用电设备时，测量数据会受到较大干扰，不利于解释。3.2地震法原理和特点[3-5]当波在地下介质中传播时，如遇到不同的介质界面，会产