高密度電阻率成像技術在老空區探測中的應用

摘 要：高密度電法探測技術就是利用不同物質電阻率大小不一樣的原理來探測水體，正常巖層中存在含水體，其電場響應特征表現為視電阻率降低，富水性越強，視電阻率越低，通過高密度電阻率成像法探測，可以比較準確地圈定低阻異常區，從而判斷是否存在含水體及含水程度，水體或者含水巖體電阻率在35Ω.m以下，然而巖體如果不含水電阻率能達到千Ω.m以上甚至更高。

關鍵詞：高密度電法；電阻率；老空區

引言

近年來煤礦采空區透水事故頻發，國家煤礦安全監察局一直要求落實“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”十六字防治水方針。但在預測預報這個環節沒有做扎實，讓礦山先探后掘很難落實，礦山一般均采用探水鉆探水，而施工工作量大，有時打5個鉆孔并不能探到水，因此礦山也疲于落實探放水措施。建議讓社會上的煤礦安全技術服務中心采用物探方法對礦山進行預測預報，煤礦結合預測預報的結論有針對性的采取探水鉆探放水。

1 工作方法

高密度電阻率成像法一般采用溫納三電位電極系。三電位電極系是由溫納對稱四極裝置、偶極裝置、微分裝置組合而成的一種多裝置系統。在井下沿工作面回風巷和運輸巷布設測線，并按一定間隔布置好電極，觀測時只需要利用電極轉換開關，便可依次將四個按一定規律組合的電極進行測量，從而在一個測點上獲得三個觀測系統的觀測值。

具體測量方法為：首先以固定點距沿巷道測線布置一系列電極，相鄰電極間距為x，取裝置電極距a=ix（i=1，2，…，n），將相距為a的一組電極排列經轉換開關接到儀器上，通過轉換開關改變裝置類型，一次完成該測點各種裝置形式的視電阻率觀測（電極排列中點為測點或記錄點，記錄深度為a，圖1所示為i=2時a=2x，對于6號8號10號12號電極組成的排列， 9號點是該排列中點，即為記錄點，記錄深度為a=2x）；一個測點觀測完后，通過開關轉換到下一相鄰測點對應的電極，以同樣方法進行觀測，直到電極距為a的整條剖面觀測完為止。改變電極距，重復以上觀測，直到a=nx測量結束。

圖1 高密度電阻率成像法測量斷面示意圖

點距x的選擇，主要依據探測精度要求，精度要求越高，x應越小。當x確定后，最大電極距a=nx決定于預期探測深度，深度越深，a要求越大，但一般隔離系數n最大值不超過15為好。

煤礦井下工業電干擾極其嚴重，在測量方法上要采取一些技術措施，保證采集的數據準確可靠。

2 數據處理與資料解釋

高密度電阻率成像法數據處理主要是電阻率成像，根據測區巖層的正常電性特征，把電阻率成像斷面色譜圖分成正常區和異常區。對于異常區，按異常幅值的大小和高低劃分高阻異常和低阻異常，高阻異常一般是由局部巖性變化或不含水的斷裂破碎帶引起，這種異常體若在采礦活動中形成不了突水通道，則對回采無不良影響。低阻異常一般是由含水體（如溶洞）、含水的斷裂破碎帶以及局部巖性變化引起，對于異常體為含水體時，回采工作面中一定要提前作好防治水工作，避免突水事故的發生。

3 應用實例

某煤礦11501工作面鄰近采空區。為了確保該面安全開采，需要查清工作面底板巖層結構弱面及富水性，為此，在已準備的回風巷、運輸巷分別進行高密度電阻率成像法探測（如圖2）。

現場數據采集采用溫納四極裝置，為了提高精度測點距確定為2.5m，測線總長 300m，為了保證深度最大隔離系數n=18，最大探測深度45m。數據采集過程中，工業電干擾嚴重，采取工作面斷電措施，確保數據精度可靠。圖2分別為11501工作面回風巷和運輸巷高密度電阻率成像斷面色譜圖，兩個斷面的電阻率分布形態相似，色譜圖電性分布全面反映出巷道底板以下巖層的巖性分布，淺部電阻率偏低，主要為3下煤層的反映；中部以下基本上反映了煤系砂巖電性特征。

4 結束語

從圖2可以看出比較明顯的三處低阻異常：測點XZ211+6.4m - XZ221+12m區段；測點XZ243+6m-XZ276+20.7m區段；測點XZ286+12m-XZ300+16m區段斷面深部有一明顯低阻區，其視電阻率小于35Ω*m正常巖層的電阻率，解釋為老空區含水體，異常區域較大，通道比較明顯，應采用探水鉆探水。

從圖1.2可以看出比較明顯的低阻異常：測點XZ72+18m-XZ216+26.3m區段，其視電阻率小于35Ω*m正常巖層的電阻率，解釋為老空區含水體，異常區域較大，通道比較明顯，應采用探水鉆探水。

作者簡介：紀安（1989-），四川廣元人，助教，學士學位，云南能源職業技術學院，長期從事物探教學及研究工作。

摘 要：高密度電法探測技術就是利用不同物質電阻率大小不一樣的原理來探測水體，正常巖層中存在含水體，其電場響應特征表現為視電阻率降低，富水性越強，視電阻率越低，通過高密度電阻率成像法探測，可以比較準確地圈定低阻異常區，從而判斷是否存在含水體及含水程度，水體或者含水巖體電阻率在35Ω.m以下，然而巖體如果不含水電阻率能達到千Ω.m以上甚至更高。

關鍵詞：高密度電法；電阻率；老空區

引言

近年來煤礦采空區透水事故頻發，國家煤礦安全監察局一直要求落實“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”十六字防治水方針。但在預測預報這個環節沒有做扎實，讓礦山先探后掘很難落實，礦山一般均采用探水鉆探水，而施工工作量大，有時打5個鉆孔并不能探到水，因此礦山也疲于落實探放水措施。建議讓社會上的煤礦安全技術服務中心采用物探方法對礦山進行預測預報，煤礦結合預測預報的結論有針對性的采取探水鉆探放水。

1 工作方法

高密度電阻率成像法一般采用溫納三電位電極系。三電位電極系是由溫納對稱四極裝置、偶極裝置、微分裝置組合而成的一種多裝置系統。在井下沿工作面回風巷和運輸巷布設測線，并按一定間隔布置好電極，觀測時只需要利用電極轉換開關，便可依次將四個按一定規律組合的電極進行測量，從而在一個測點上獲得三個觀測系統的觀測值。

具體測量方法為：首先以固定點距沿巷道測線布置一系列電極，相鄰電極間距為x，取裝置電極距a=ix（i=1，2，…，n），將相距為a的一組電極排列經轉換開關接到儀器上，通過轉換開關改變裝置類型，一次完成該測點各種裝置形式的視電阻率觀測（電極排列中點為測點或記錄點，記錄深度為a，圖1所示為i=2時a=2x，對于6號8號10號12號電極組成的排列， 9號點是該排列中點，即為記錄點，記錄深度為a=2x）；一個測點觀測完后，通過開關轉換到下一相鄰測點對應的電極，以同樣方法進行觀測，直到電極距為a的整條剖面觀測完為止。改變電極距，重復以上觀測，直到a=nx測量結束。

圖1 高密度電阻率成像法測量斷面示意圖

點距x的選擇，主要依據探測精度要求，精度要求越高，x應越小。當x確定后，最大電極距a=nx決定于預期探測深度，深度越深，a要求越大，但一般隔離系數n最大值不超過15為好。

煤礦井下工業電干擾極其嚴重，在測量方法上要采取一些技術措施，保證采集的數據準確可靠。

2 數據處理與資料解釋

高密度電阻率成像法數據處理主要是電阻率成像，根據測區巖層的正常電性特征，把電阻率成像斷面色譜圖分成正常區和異常區。對于異常區，按異常幅值的大小和高低劃分高阻異常和低阻異常，高阻異常一般是由局部巖性變化或不含水的斷裂破碎帶引起，這種異常體若在采礦活動中形成不了突水通道，則對回采無不良影響。低阻異常一般是由含水體（如溶洞）、含水的斷裂破碎帶以及局部巖性變化引起，對于異常體為含水體時，回采工作面中一定要提前作好防治水工作，避免突水事故的發生。

3 應用實例

某煤礦11501工作面鄰近采空區。為了確保該面安全開采，需要查清工作面底板巖層結構弱面及富水性，為此，在已準備的回風巷、運輸巷分別進行高密度電阻率成像法探測（如圖2）。

現場數據采集采用溫納四極裝置，為了提高精度測點距確定為2.5m，測線總長 300m，為了保證深度最大隔離系數n=18，最大探測深度45m。數據采集過程中，工業電干擾嚴重，采取工作面斷電措施，確保數據精度可靠。圖2分別為11501工作面回風巷和運輸巷高密度電阻率成像斷面色譜圖，兩個斷面的電阻率分布形態相似，色譜圖電性分布全面反映出巷道底板以下巖層的巖性分布，淺部電阻率偏低，主要為3下煤層的反映；中部以下基本上反映了煤系砂巖電性特征。

4 結束語

從圖2可以看出比較明顯的三處低阻異常：測點XZ211+6.4m - XZ221+12m區段；測點XZ243+6m-XZ276+20.7m區段；測點XZ286+12m-XZ300+16m區段斷面深部有一明顯低阻區，其視電阻率小于35Ω*m正常巖層的電阻率，解釋為老空區含水體，異常區域較大，通道比較明顯，應采用探水鉆探水。

從圖1.2可以看出比較明顯的低阻異常：測點XZ72+18m-XZ216+26.3m區段，其視電阻率小于35Ω*m正常巖層的電阻率，解釋為老空區含水體，異常區域較大，通道比較明顯，應采用探水鉆探水。

作者簡介：紀安（1989-），四川廣元人，助教，學士學位，云南能源職業技術學院，長期從事物探教學及研究工作。

摘 要：高密度電法探測技術就是利用不同物質電阻率大小不一樣的原理來探測水體，正常巖層中存在含水體，其電場響應特征表現為視電阻率降低，富水性越強，視電阻率越低，通過高密度電阻率成像法探測，可以比較準確地圈定低阻異常區，從而判斷是否存在含水體及含水程度，水體或者含水巖體電阻率在35Ω.m以下，然而巖體如果不含水電阻率能達到千Ω.m以上甚至更高。

關鍵詞：高密度電法；電阻率；老空區

引言

近年來煤礦采空區透水事故頻發，國家煤礦安全監察局一直要求落實“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”十六字防治水方針。但在預測預報這個環節沒有做扎實，讓礦山先探后掘很難落實，礦山一般均采用探水鉆探水，而施工工作量大，有時打5個鉆孔并不能探到水，因此礦山也疲于落實探放水措施。建議讓社會上的煤礦安全技術服務中心采用物探方法對礦山進行預測預報，煤礦結合預測預報的結論有針對性的采取探水鉆探放水。

1 工作方法

高密度電阻率成像法一般采用溫納三電位電極系。三電位電極系是由溫納對稱四極裝置、偶極裝置、微分裝置組合而成的一種多裝置系統。在井下沿工作面回風巷和運輸巷布設測線，并按一定間隔布置好電極，觀測時只需要利用電極轉換開關，便可依次將四個按一定規律組合的電極進行測量，從而在一個測點上獲得三個觀測系統的觀測值。

具體測量方法為：首先以固定點距沿巷道測線布置一系列電極，相鄰電極間距為x，取裝置電極距a=ix（i=1，2，…，n），將相距為a的一組電極排列經轉換開關接到儀器上，通過轉換開關改變裝置類型，一次完成該測點各種裝置形式的視電阻率觀測（電極排列中點為測點或記錄點，記錄深度為a，圖1所示為i=2時a=2x，對于6號8號10號12號電極組成的排列， 9號點是該排列中點，即為記錄點，記錄深度為a=2x）；一個測點觀測完后，通過開關轉換到下一相鄰測點對應的電極，以同樣方法進行觀測，直到電極距為a的整條剖面觀測完為止。改變電極距，重復以上觀測，直到a=nx測量結束。

圖1 高密度電阻率成像法測量斷面示意圖

點距x的選擇，主要依據探測精度要求，精度要求越高，x應越小。當x確定后，最大電極距a=nx決定于預期探測深度，深度越深，a要求越大，但一般隔離系數n最大值不超過15為好。

煤礦井下工業電干擾極其嚴重，在測量方法上要采取一些技術措施，保證采集的數據準確可靠。

2 數據處理與資料解釋

高密度電阻率成像法數據處理主要是電阻率成像，根據測區巖層的正常電性特征，把電阻率成像斷面色譜圖分成正常區和異常區。對于異常區，按異常幅值的大小和高低劃分高阻異常和低阻異常，高阻異常一般是由局部巖性變化或不含水的斷裂破碎帶引起，這種異常體若在采礦活動中形成不了突水通道，則對回采無不良影響。低阻異常一般是由含水體（如溶洞）、含水的斷裂破碎帶以及局部巖性變化引起，對于異常體為含水體時，回采工作面中一定要提前作好防治水工作，避免突水事故的發生。

3 應用實例

某煤礦11501工作面鄰近采空區。為了確保該面安全開采，需要查清工作面底板巖層結構弱面及富水性，為此，在已準備的回風巷、運輸巷分別進行高密度電阻率成像法探測（如圖2）。

現場數據采集采用溫納四極裝置，為了提高精度測點距確定為2.5m，測線總長 300m，為了保證深度最大隔離系數n=18，最大探測深度45m。數據采集過程中，工業電干擾嚴重，采取工作面斷電措施，確保數據精度可靠。圖2分別為11501工作面回風巷和運輸巷高密度電阻率成像斷面色譜圖，兩個斷面的電阻率分布形態相似，色譜圖電性分布全面反映出巷道底板以下巖層的巖性分布，淺部電阻率偏低，主要為3下煤層的反映；中部以下基本上反映了煤系砂巖電性特征。

4 結束語

從圖2可以看出比較明顯的三處低阻異常：測點XZ211+6.4m - XZ221+12m區段；測點XZ243+6m-XZ276+20.7m區段；測點XZ286+12m-XZ300+16m區段斷面深部有一明顯低阻區，其視電阻率小于35Ω*m正常巖層的電阻率，解釋為老空區含水體，異常區域較大，通道比較明顯，應采用探水鉆探水。

從圖1.2可以看出比較明顯的低阻異常：測點XZ72+18m-XZ216+26.3m區段，其視電阻率小于35Ω*m正常巖層的電阻率，解釋為老空區含水體，異常區域較大，通道比較明顯，應采用探水鉆探水。

作者簡介：紀安（1989-），四川廣元人，助教，學士學位，云南能源職業技術學院，長期從事物探教學及研究工作。