井-間電阻率方法探測采空區研究

■朱強　張瑞　許顥礫

（中國礦業大學資源與地球科學學院　江蘇　徐州　221116）

井-間電阻率方法探測采空區研究

■朱強張瑞許顥礫

（中國礦業大學資源與地球科學學院江蘇徐州221116）

本文總結了礦井采空區的電性特點，并且在傳統直流電探測的基礎上，改進了傳統電法觀測方式，把電流電極和電位電極均放在井間，并分析了井間運用電阻率法在探測采空區上面的可操作性。提高電法探測的深度和分辨率，準確探測多層采空區。結果表明，井間電阻率法在探測采空區上具有很高的可操作性，能夠得出探測區中所存在的采空區的范圍。

井間電阻率法采空區電性特征

1　引言

采空區是指在煤礦作業過程中，將地下煤炭或煤矸石等開采完后留下的空洞或空腔。其災害的主要表現形式有:片幫、冒頂、突水、地震、巖爆、沖擊地壓、地面塌陷、地面沉降、地裂縫以及由其導致的滑坡、泥石流、地表植被破壞等多種形式。此外,由于多年民采泛濫,遺棄有大量的采空區和巷道,并且無資料可查,這為系統分析和評價采空區的危害帶來較大的困難。

2　采空區的電性特征

當采空區保存完整且基本上未充水時,在電性上是典型高阻體;采空區塌陷且基本上未充水時,亦為高阻體;而采空區充水或塌陷充水時,則將成為低阻體,且隨水的含鹽度與塌陷溶融狀態而有程度上的不同。

3　方法原理及分析

其中EMN和jMN為測量電極間任意點沿測量電極MN方向的電場強度和電流密度分量；ρMN為測量電極間任意點的電阻率值；dl為測量電極間任意點沿測量電極MN方向的長度單元。最終以所測得各點的視電阻率繪制曲線圖、剖面圖等圖件得出異常體的分布。

4　井間視電阻率法探測采空區正演模型

在一口鉆井井1中布置供電電極A，另一口鉆井井2中布置測量電極M，對每一個供電點對依次供電，而每次在所有測量電極M上都測量電位，然后將觀測電位換算成視電阻率。

一般利用靜像法來將觀測電位U換算成視電阻率ρ，當供電點A和觀測點M分別位于兩口井中時，應用轉換公式得到M點處的視電阻率ρ。

其中兩個井的井間距為d；供電點A和觀測點M的高程差為h；供電點A距離地面的距離為l；觀測點M距離地面的距離是L；為觀測點M測得的電位，i為觀測點M測得的電流值。

最后應用井間成像技術，以南北方向為縱坐標，東西方向為橫坐標繪制視電阻率等值線圖。在等值線圖上，那些圈閉就是異常體的位置。本文以此來探測采空區的位置。考慮到多層采空區的問題，當測量得到的數據處理后對比不同深度的視電阻率等值線圖分析比較出多層采空區的縱向范圍，同時也可以得到其橫向的范圍分布。

將電阻率法應用于井間，本文利用CAD繪制物理模型如圖1，類似于地面電阻率法將電極緊貼井壁，通一定電壓的直流電，接收電極接收。

圖1　CAD井間電阻率法示意圖

分析結果如下：

圖2　異常區域電阻率等值線剖面圖

由圖2可以明顯的看到異常體（采空區）的所在范圍，由此可見，井間電阻率法具有較為靈敏地探測效果。

5　結論

井間電阻率法在測量采空區具有很好的可操作性，由于采空區與周圍巖體之間的電阻率差異，再根據所得到的電阻率等值線剖面圖，可以大致得出在所測地區采空區是否存在以及所存在的采空區的位置以及邊界范圍大小，并且我們能夠根據所探測出采空區范圍，采取相對防護措施，避免災害發生。

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P62[文獻碼]B

1000-405X（2016）-9-289-2