三种探测煤层采空区的方法

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1、第３２卷第３期物探与化探Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．３２００８年６月ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＡＬ＆ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮＪｕｎ．，２００８三种探测煤层采空区的方法王立会，潘冬明，张兴岩（中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州２２１００８）摘要：采空区的存在对矿山生产和工程建设造成极大的安全隐患，采空区探测已成为重要研究课题。笔者结合参加过的工程项目，具体介绍３种探测煤层采空区的方法：井间地震、探地雷达和浅层地震反射波法，并分析比较了它们的优缺点。关键词：采空区；井间地震；探地雷达；浅层地震中图分类号：Ｐ６３１．４

2、文献标识码：Ａ文章编号：１０００－８９１８（２００８）０３－０２９１－０４随着煤矿开采生产过程的进行，许多矿山形成利用公式了大量的采空区。特别是小煤窑越界开采造成的不ｖ＝（ｌ２＋ｈ２实槡）／ｔ，明采空区，更是形态各异，层位复杂。另外，一些老求出地震波在震源点和接收点之间的实际传播速度采空区，由于设计资料不全或丢失，无法确定其位置ｖ实；然后用百分比ｖ实／ｖ理来评价采空区上方地层的和边界。这些地下采空区，给矿山生产和工程建设，压实程度，推测采空区范围，其中的理论速度是由其带来了极大的安全隐患。这就需要对采空区的稳定他地质资料揭

3、示的。井间地震波速测量方法就是利性、位置、边界等进行勘查与评价，为将来的综合治用测量井间地震波在岩石、破碎岩石及采空区中传理提供依据。播速度的差异来研究地层变化的。目前，采空区探测方法大体分为现场调查、物探１．２工程实例与钻探３类。在实际工作中，通常是首先收集相关安徽某电厂的技改工程，依据厂区范围内的采资料和进行现场调查，然后利用各种物探方法进行矿资料判断，厂区部分位于煤矿老采空区上。因此探测，最后以钻探方法来验证、修正，使得物探资料需要查明采空区的分布范围和评价厂区地层的压实解释更符合实际地质情况。由此可见，物探方法在情

4、况，为以后地基注浆提供地质资料参考。经实地采空区探测中具有举足轻重的作用。采空区探测的考察，拟通过区内钻孔，进行井间地震勘探，测试场物探方法有井间地震、探地雷达、浅层地震反射波地内地震波的纵波传播速度，用测得的实际速度和法、高密度电法、瞬变电磁法、测氡法等。笔者结合该地层的理论速度比来了解地下地质结构状态。参加过的工程项目，具体介绍前面３种物探方法。数据采集仪器采用德国ＤＭＴ公司生产的便携１井间地震式ＳＵＭＭＩＴ２４位数字地震仪。经试验，激发震源采用５发雷管。接收器采用美国产专用水听器２道接１．１原理收，并且在接收井口附近

5、安置一些地面检波器，方便井间地震是将震源与检波器都置入井中进行地验证震源信号的强弱和传播距离的有效性。为防止震波观测的新型物探方法。在测区内要有２口或更井中检波器被埋或卡住，观测系统采用单孔定点激多已钻好的孔（井）。在１口井的预定的位置上，设发，双孔等间距由深至浅同时接收。时间域采样间置震源点，此为震源井；而在另一口井设置接收点，隔为１ｍｓ，采样长度为２５６ｍｓ，为了尽可能准确判布置检波器，此为接收井。目前井间地震观测系统别地下采空区压实程度，接收水听器每次仅提升１类型主要有共炮点数据采集、共接收点数据采集、炮ｍ或２ｍ。同

6、时，在实际生产中震源井和接收井依点—接收点平行同步移动观测等。其数值计算为：照探测区域合理的利用，使得解释结果能够互相印已知两井之间的水平距离ｌ和震源点与接收点的垂证。最终，进行了１３对孔，共１８８对波速测试工作，直距离ｈ，从接收的地震波波形上拾取初至时间ｔ，其中受地下采空影响，导致地震波无法穿透，初至信收稿日期：２００７－１０－２４·２９２·物探与化探３２卷号不清的有２８对。采空区影响较大，初至波无法穿透，有巷道或采空区根据激发点和接收点位置以及从地震记录上人产生的空洞存在。这样，计算出２孔之间所有测试工拾取的初至时间，

7、计算出直达波实际传播速度。路径的速度，利用这些速度值，并结合传播路径所经由其他地质资料可知，第四系地层速度为１５００ｍ／过的地层综合分析这２孔之间地层的压实情况。最ｓ，第四系下伏地层速度为２８００～３０００ｍ／ｓ，这样可终，可以评价区域里地层压实情况，为地基注浆提供求出比值。当比值较大时，实际速度接近该段岩层了地质资料参考。的理论速度，判断在该传播路径上受采矿活动影响２探地雷达较小或已基本压实；当比值较小时，判断在传播路径上受采空区影响严重且压实程度比较低；当检测不２．１原理到有效波信号或检测到的信号速度非常低时，判断探地

8、雷达是利用高频电磁波（主频为数十ＭＨｚ在该传播路径上有采空区产生的空洞存在，直达波至数百ＭＨｚ）以宽频带短脉冲形式，由地面通过天无法穿透，检测到的信号速度非常低的原因疑为拾线Ｔ送入地下，经地下地层或目的体反射后返回地取的初至波可能是浅部侧面反射波，此波传播路径面，为另一天线Ｒ所接收。脉冲波旅行时可表示为