物探方法與鉆探技術在采空區(qū)范圍確定過程中相互驗證分析

黃亞莉

（榆林市榮巖地質(zhì)勘探有限公司 陜西榆林 719000）

物探方法與鉆探技術在采空區(qū)范圍確定過程中相互驗證分析

黃亞莉

（榆林市榮巖地質(zhì)勘探有限公司 陜西榆林 719000）

伴隨工程檢測技術的創(chuàng)新及發(fā)展，物理方法以及鉆探技術在采空區(qū)域范圍內(nèi)得到了廣泛性的運用。本文在研究的過程中將采空區(qū)區(qū)域作為技術研究的重點，對與之相關的物理技術以及鉆探技術進行了系統(tǒng)性的探究，核心目的是通過技術的優(yōu)化，實現(xiàn)勘探技術的相互驗證，從而為勘探行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展奠定良好基礎。

物探方法；鉆探技術；采空區(qū)；相互驗證

在社會經(jīng)濟運行及發(fā)展的過程中，煤炭資源呈現(xiàn)出大規(guī)模的開發(fā)及利用，這種開采形式在經(jīng)濟發(fā)展的基礎上，造成了較為嚴重的環(huán)境問題。對于煤礦采空區(qū)域而言，由于其大面積的地表沉陷，會對地面建筑物、交通設施以及生活基礎設施造成嚴重的影響，更為嚴重的會造成土地等采空區(qū)域的大面積沉陷，從而為礦區(qū)人們的生命及項目生產(chǎn)造成嚴重的威脅。因此，在現(xiàn)階段采礦區(qū)域范圍確定的過程中，工程設計人員應該將采礦區(qū)域的基本現(xiàn)狀作為重點，進行事前勘探，認識到采礦區(qū)域的基本現(xiàn)狀，減少塌方、突水等自然現(xiàn)象的發(fā)生，構建專業(yè)性的應急方案，從而為采空區(qū)域專業(yè)技術的運用提供有效的技術支持。

1 煤礦采空區(qū)的特點分析

1.1 地表連續(xù)形變的破壞

在煤礦采空區(qū)地質(zhì)環(huán)境分析的過程中，由于地表采空區(qū)的連貫性，在開采深度較大的環(huán)境下，地表移動形變會在空間以及時間上發(fā)生一定的轉變，最為具體的表現(xiàn)形式為地表移動。而在水平煤層中的矩形采空區(qū)域，最終移動的狀態(tài)會直接位于采空區(qū)的上方，并呈現(xiàn)出橢圓形的變化。

1.2 地表非連續(xù)變形規(guī)律的破壞

①地表裂縫。在緩傾斜、中傾斜礦層施工的過程中，由于地表移動的外邊緣會出現(xiàn)裂縫的可能，所以裂縫產(chǎn)生的寬度以及深度會與土質(zhì)的結構有著緊密的關聯(lián)性。對于塑性較大的黏土而言，通常情況下在發(fā)生拉伸形變超過6～10mm/m時，地表會出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象；而對于塑性較小的砂質(zhì)粘土以及黏土砂土層，當?shù)乇砝煨巫冞_到了2～3mm/m時，會出現(xiàn)較小的裂縫現(xiàn)象。②臺階的設計。在傾斜煤層的狀態(tài)下，當深層以及采厚層出現(xiàn)比值變化較大的狀態(tài)，會對采空區(qū)造成塌陷的現(xiàn)象，對于這種范圍較大的地域而言，其邊緣會呈現(xiàn)多級臺階，從而為地表的穩(wěn)定性造成影響。

2 物探方法與鉆探技術在采空區(qū)范圍確定中的技術分析

2.1 工作區(qū)域地球物理特征分析

在采空區(qū)域勘探技術運用的過程中，由于石炭紀砂泥巖會與地面形成明顯性的波阻抗界面，會使采空區(qū)域形成波阻抗界面。而當出現(xiàn)地震波遇到巖石采空區(qū)域時，會使地震波的波速明顯減少，而且，地震波振幅也大大降低。文章在研究的過程中，對淺層地震反射波法進行了系統(tǒng)性的分析：①施工的技術及方法：在淺層地震反射技術運用的過程中，主要是采用了人工激發(fā)的地震波彈性，并在介質(zhì)不同的地層內(nèi)保證傳播的規(guī)律，而且，在地震學勘探原理分析中，不同介質(zhì)以及地質(zhì)體間存在著密度以及地震波速度差異的現(xiàn)象，從而為地震探測的物理技術提供了系統(tǒng)性的技術支持。②設備儀器的選擇以及裝備系統(tǒng)的選擇。在某工程項目施工設計的過程中，使用了SE2404EP的綜合性探測儀。③儀器設備及裝置選擇的技術分析。通過SE2404EP工程探測儀器的設計及分析，在工程施工的過程中，相關的勘探人員應該選擇合理的技術參數(shù)，例如，工程項目中的通道數(shù)、采樣率、采樣長度、頻帶以及諧波失真的百分比等，通過對相關參數(shù)的合理分析，保證儀器設備運用的穩(wěn)定性。④在數(shù)據(jù)處理及翻譯的同時，應該采用地震記錄進行濾波的處理，地震波在采空區(qū)反映處應該使用頂板反射技術處理，從而使地震波的頻率不斷降低。如某采空區(qū)地震波振幅分析中，其淺震剖面如圖1所以，表明了采空區(qū)邊界出現(xiàn)了同軸錯段的現(xiàn)象。

圖1 某工程其淺震剖面共炮點抽道集

2.2 電阻率的測深技術

①工作方法及技術探究。在電阻率探測技術分析的過程中，應該采用對稱性的四級裝置，例如，在某工程中測深設計中，最小極距AB/2=1.5m，最大極距應該為AB/2=50m，而在野外儀器使用的過程中，應該采用自動指電補償?shù)募夹g形式工作，通過重復性的技術觀測，可以保證電流供電的穩(wěn)定性。②資料推斷的解釋及技術分析。在工程標準施工及優(yōu)化的過程中，由于采空區(qū)處于水位以上，所以在檢測的過程中，電阻率會出現(xiàn)較高的現(xiàn)象，并形成一種曲線變化，通過該種技術的運用，可以為采空區(qū)勘探技術的優(yōu)化提供穩(wěn)定性的技術支持。

2.3 高密度電法探測技術

（1）高密度電法的概述。對于高密度電法的測量技術而言，應該根據(jù)水文、工程以及環(huán)境、電阻率計算方式等問題的分析，將底殼中巖石導電性差異作為基礎，通過觀測及研究人工建立的地中電流場，進行電流分布特點以及變化規(guī)律的分析，并在此基礎上完善地質(zhì)構造以及電性異常的合理分析。在高密度電法施工中實現(xiàn)了自動化以及半自動化的工程形式，通過這種技術的運用，具有成本低、工作效率高以及地質(zhì)信息反映優(yōu)勢等特點，并為水文地質(zhì)以及工程環(huán)境等進行了系統(tǒng)性的分析。

（2）高密度電法的特點。在高密度電法基本原理分析的過程中，屬于一種直流性的電阻率施工技術，通過其技術的探究及運用，可以對常規(guī)性的電阻率檢測方式進行彌補。因此，在工程以及環(huán)境地質(zhì)調(diào)查分析中，常規(guī)性的電阻率檢測技術的相關信息相對匱乏，而且，在高密度的電法工作存在著一次性的布設結果，通過程控式技術的分析，進行電阻率剖面的分析，如圖1所示，高密度電法勘探技術示意圖如圖2所示。

圖2 高密度電法勘探系統(tǒng)結構示意圖

（3）在高密度電法直流電阻率分析的過程中，其基本的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾個方面：①通過在高密度電法運用中，一次就可以布設幾十甚至是幾百根的電極，而且，在測量的過程中也不用進行電極的更換，這種技術的運用，可以有效防止反復布極對系統(tǒng)造成的故障及干擾，在一定程度上減少了工程項目的測量誤差，而且也提高了工作效率。②通過高密度電法直流電阻測量中，可以對多種電極的排列方式進行掃描，并在一定程度上獲得相對豐富的地質(zhì)信息。③通過對現(xiàn)場直流的分析，可以對剖面曲線的形態(tài)進行設計，而且，通過脫機處理也可以通過自動繪制及打印，提高電阻率勘探的智能化及現(xiàn)代化。④在電阻率測量技術運用中，具有低成本、高效率的工程施工標準，從而為工程勘測技術的優(yōu)化提供系統(tǒng)支持。

3 結束語

總而言之，在現(xiàn)階段煤礦采空區(qū)工程施工優(yōu)化的過程中，通過勘探技術的優(yōu)化，可以通過物理技術、鉆探技術的運用，為勘探工程提供系統(tǒng)性的技術支持，并在此基礎上完善煤炭勘探的經(jīng)濟化發(fā)展。文章在研究的過程中，將工作區(qū)域中的地球物力特征、電阻率測探技術以及高密度電法探測技術進行了系統(tǒng)性的分析，核心目的是通過技術的優(yōu)化及創(chuàng)新，為煤炭行業(yè)的發(fā)展奠定良好基礎。

[1]胡承林，許平，李敏，等.高密度電法在綿陽某地滑坡勘察中的應用[J].勘察科學技術，2010（6）：50～52.

[2]占文峰，王強，牛學超.采空區(qū)礦井瞬變電磁法探測技術[J].煤炭科學技術，2010，38（8）：115～117.

[3]郭有剛，劉峰，等.瞬變電磁法在煤礦采空區(qū)勘探中的應用[J].工程地球物理學報，2010，7（2）：151～154.

[4]付天光.綜合物探方法探測煤礦采空區(qū)及積水區(qū)技術研究[J].煤炭科學技術，2014，08：90～94.

[5]李志華.鐵路煤礦采空區(qū)綜合物探技術研究[J].鐵道工程學報，2014，10：26～31.

TD82

A

1004-7344（2016）18-0169-02

2016-6-15

黃亞莉（1986-），女，助理工程師，大專，主要從事煤田地質(zhì)勘查工作。