高密度電法在探測(cè)煤礦地下采空區(qū)中的運(yùn)用分析

（河北省煤田地質(zhì)局物測(cè)地質(zhì)隊(duì) 河北邢臺(tái)054000）

（河北省煤田地質(zhì)局物測(cè)地質(zhì)隊(duì) 河北邢臺(tái)054000）

煤礦的復(fù)雜性和特殊性決定著其探測(cè)工作具有一定的難度。高密度電法自身具有準(zhǔn)確度高、易操作等優(yōu)點(diǎn)，隨著煤礦地下采空區(qū)探測(cè)活動(dòng)中問(wèn)題的出現(xiàn)，人們開(kāi)始將高密度電法應(yīng)用到其中。本文從高密度電法的原理入手，對(duì)高密度電法在探測(cè)煤礦地下采空區(qū)中的運(yùn)用進(jìn)行分析。

高密度電法探測(cè)煤礦地下采空區(qū)

0 前言

工業(yè)化發(fā)展建立在消耗礦產(chǎn)資源的基礎(chǔ)上。隨著工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程的加快，礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)程度逐漸提升。目前，我國(guó)煤礦地下采空區(qū)并沒(méi)有得到合理的處理，這些地下采空區(qū)能夠引發(fā)相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害，因此，運(yùn)用有效的方法對(duì)煤礦地下采空區(qū)進(jìn)行探測(cè)具有一定的必要性。

1 地球物理探測(cè)法

1.1 地球物理探測(cè)法的種類

在煤礦地下采空區(qū)的探測(cè)工作中，常用的地球物理探測(cè)法主要包括瞬變電磁法、可控源音頻大地電磁以及高密度電法等。與其他地球物理探測(cè)法相比，高密度電法具有對(duì)實(shí)際工程無(wú)破損、精確度高、便于操作等優(yōu)點(diǎn)。因此，高密度電法在煤礦地下采空區(qū)中的應(yīng)用變得越來(lái)越普遍。

1.2 高密度電法

高密度電法是指根據(jù)探測(cè)目標(biāo)的物理電性差異，結(jié)合施加給電場(chǎng)作用下的地質(zhì)體傳導(dǎo)電流的分布規(guī)律，將地質(zhì)體的不同電阻率基本賦存情況合理推測(cè)出來(lái)。該方法的工作原理是地下不同介質(zhì)的導(dǎo)電性存在一定的差異。高密度電法通過(guò)兩個(gè)不同的供電電極向地下施加固定電流，選擇兩個(gè)適宜的測(cè)量點(diǎn)，將這兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)之間的電位差計(jì)算出來(lái)，通過(guò)電位差得出這兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)之間的視電阻率[1]。

2 高密度電法在探測(cè)煤礦地下采空區(qū)中的運(yùn)用

本文以某礦區(qū)為例，對(duì)高密度電法在該礦區(qū)采空區(qū)探測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行研究和分析。

2.1 礦區(qū)地質(zhì)條件

將某煤礦礦井和村莊之間的位置選為高密度電法的應(yīng)用位置。測(cè)量地區(qū)的東部是山坡地，呈現(xiàn)較大的地形起伏，測(cè)量地區(qū)的中部和西部是農(nóng)田，在測(cè)量地區(qū)中，還包含一定數(shù)量的陷落坑、排水渠、田坎等，該礦區(qū)地下采空區(qū)的裂縫寬度處于2-5cm之間，地質(zhì)屬于灰?guī)r地質(zhì)，煤層整體呈現(xiàn)傾斜狀態(tài)。礦區(qū)中的大部分采空區(qū)都是沿著煤層的方向不斷向前推進(jìn)，當(dāng)回采工作完成后，采空區(qū)即被廢棄。礦區(qū)中用來(lái)完成煤輸送的平巷通常是以2m為邊長(zhǎng)的正方形。充水巷道為低阻，煤層為中阻，灰?guī)r層屬于高阻，采空區(qū)屬于特高阻。通過(guò)對(duì)礦區(qū)各處視電阻率值的測(cè)定，將礦區(qū)中不同地質(zhì)體的分布情況反映出來(lái)。該測(cè)量區(qū)域的地質(zhì)和物探測(cè)線布置如圖1所示。

圖1 測(cè)量區(qū)域地質(zhì)和物探測(cè)線布置

2.2 運(yùn)用高密度電法探測(cè)煤礦地下采空區(qū)

該測(cè)量區(qū)域1號(hào)剖面線和2號(hào)剖面線的高密度電法剖面圖分別如圖2和圖3所示。所示影像圖是由視電阻率轉(zhuǎn)化而來(lái)的，該測(cè)量區(qū)域不同斷面的影像圖呈現(xiàn)出上低下高的特點(diǎn)，即該測(cè)量區(qū)域的視電阻率呈現(xiàn)上低下高的分布特點(diǎn)。就下部的視電阻率而言，較低的視電阻率值是由松散成績(jī)層、風(fēng)化層以及灰?guī)r層引發(fā)的，就上部的視電阻率而言，其較高值是由農(nóng)田反映出來(lái)的。在測(cè)量區(qū)域的剖面圖影像中，存在一條異常的低阻條帶，該條帶即為測(cè)量區(qū)域中的斷層。沿著南北向的斷層線看，分布著多個(gè)陷落坑。在測(cè)量區(qū)域中，1號(hào)剖面線南端下方的視電阻率極高，高視電阻率值意味著1號(hào)剖面線南端存在裂陷帶，高視電阻率值的分布范圍就是該測(cè)量地區(qū)中地下采空區(qū)的范圍。2號(hào)剖面線北端下方的視電阻率相對(duì)較高，表明煤礦地下采空區(qū)在2號(hào)剖面線上仍在持續(xù)分布；3號(hào)剖面線下方無(wú)明顯高阻異常分布，這種現(xiàn)象表明煤礦地下巷道在該剖面線位置已經(jīng)終止。上述結(jié)果表明，運(yùn)用高密度電法可以將煤礦地下采空區(qū)的分布范圍表示出來(lái)，與其他方法相比，高密度電法的應(yīng)用具有較高的有效性[2]。

圖2 1號(hào)剖面線高密度電法剖面圖

圖3 2號(hào)剖面線高密度電法剖面圖

3 結(jié)論

未經(jīng)合理處理的煤礦地下采空區(qū)會(huì)引發(fā)一定的安全隱患，因此進(jìn)行煤礦地下采空區(qū)探測(cè)具有一定的必要性。與其他地球物理探測(cè)法相比，高密度電法能夠?qū)⒚旱V地下采空區(qū)、未開(kāi)采區(qū)更加精確地判斷出來(lái)，且該方法的應(yīng)用操作更加便捷。

[1]劉海生.高密度電法在探測(cè)煤礦地下采空區(qū)中的應(yīng)用研究 [D].太原理工大學(xué),2006.

[2]張進(jìn)國(guó),徐新學(xué).高密度電法在地下煤礦采空區(qū)探測(cè)中的應(yīng)用 [J].西部探礦工程, 2004,08:65-66.

高密度電法在探測(cè)煤礦地下采空區(qū)中的運(yùn)用分析

■劉芳

P631.3[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-292-1

劉芳（1981～），女，本科，物探工程師，中級(jí)職稱，研究方向?yàn)榈厍蛭锢砜碧健?/p>