八一煤礦采空區(qū)測線斷面成果圖分析評價

柳欣辰 張峰瑋 安然 向旻 尚彥軍

摘 要：本文利用高密度電法對煤礦采空區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場測量，在測量區(qū)域內(nèi)布設(shè)9條測線并使用DUK2A高密度測量系統(tǒng)進(jìn)行測量，（其中GMD09作為背景參照值設(shè)置在未注漿區(qū)域內(nèi)）。測得數(shù)據(jù)后運用Geogiga Rimager軟件進(jìn)行處理取得視電阻率等值線，運用所學(xué)物探及相關(guān)地質(zhì)知識和已知資料取得9幅成果圖并對其中2幅具低電阻異常特點的成果圖進(jìn)行分析評價，最后得出測線注漿區(qū)域視電阻率值比未注漿區(qū)域高，注漿效果整體較好的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：高密度電法；測線；斷面成果圖；視電阻率值

Analysis andEvaluation of the Results of Surveying Section

in Gob Area of Bayi Coal Mine

Liu Xinchen Zhang Fengwei* An Ran Xiang Min Shang Yanjun

Xinjiang Institute of Engineering XinJiangURUMQI 830000

Abstract：The high density electrical method is used to measure the coal mine goaf，and 9 lines are set up in the measuring area and the DUK2A high density measurement system is used.（in which GMD09 is set in the non grouting area as the background reference value）.After the data were measured，the apparent resistivity contour was obtained by Geogiga Rimager software，and 9 results were obtained by using the geophysical and related geological knowledge and the known data，and the results were analyzed and evaluated.Finally，the apparent resistivity value of the line grouting area was higher than that of the non grouting area and the conclusion is that the effect of grouting is better.

Key words：Highdensity Resistivity Method；surveying line；Section results map；apparent resistivity

1 采空區(qū)概況

采空區(qū)所在地為烏魯木齊市米東區(qū)鐵廠溝八一煤礦低山丘陵區(qū)域內(nèi)，[12]總體地勢為南高北低，部分地區(qū)可見明顯塌陷，局部回填。地層主要為第四系黃土蓋層、侏羅系風(fēng)化基巖和煤層。由于煤礦停采，井內(nèi)水位不斷上升致使采空區(qū)越加不穩(wěn)定。

2 本區(qū)域的高密度電法勘察

自然界中存在的巖土體，因其各項因素如巖土類別、巖土體成分及結(jié)構(gòu)、自然溫度及濕度等的不同，故表現(xiàn)出不同的電學(xué)性質(zhì)。高密度電法以這種電學(xué)性質(zhì)差異為基礎(chǔ)，通過使用儀器觀測地質(zhì)體表現(xiàn)出的電性差異及電場變化并解決某類地質(zhì)問題。高密度電法勘察主要是通過不同或同一巖層因成分和機(jī)構(gòu)等因素的不同而具有的不同的電阻率這一性質(zhì)，使用接地電極將直流電導(dǎo)入地下從而建立起穩(wěn)定的人工電場，然后通過于地表觀測到的某點垂直方向或某剖面的水平方向的電阻率變化，繼而了解巖層的分布或地質(zhì)構(gòu)造特點。

八一煤礦自停采至今，采空區(qū)基本趨于相對穩(wěn)定。由于塌陷物填充了部分采空區(qū)，并且塌陷物內(nèi)富水，這部分采空區(qū)應(yīng)為低電阻異常區(qū)；[34]由于區(qū)域構(gòu)造及煤層開采的影響，采空區(qū)內(nèi)存在著大量的各種松散裂隙、孔隙，且煤層開采致使含水層與煤層導(dǎo)通，使其電阻率急劇下降呈現(xiàn)低阻狀態(tài)，因此充水的采空區(qū)具有低電阻率的電性特征，而垮塌、斷裂及離層等現(xiàn)象的存在，使圍巖具有高電阻率的電性特征。注漿固結(jié)后，注漿加固效果好的區(qū)域和圍巖具有相似的高電阻率特性，因此反映在斷面圖上，高電阻率區(qū)域是反映圍巖和注漿加固效果好的區(qū)域，注漿效果一般的區(qū)域和含水的采空區(qū)為低電阻率區(qū)域。

3 勘察成果圖分析評價

本次勘察共布設(shè)了9條測線剖面（GMD01GMD08為注漿區(qū)段，GMD09為未注漿區(qū)段），具特點的有2條測線剖面，分別是GMD04測線和GMD07測線，這兩條測線整體視電阻率和未注漿區(qū)段相比均有所升高，推測這兩條測線所在位置注漿效果整體較好，但是該兩條測線所在區(qū)段仍存在部分視電阻率異常。例如GMD04測線250520m、6301040m及GMD07測線240580m、7301030m范圍內(nèi)視電阻率整體略低，根據(jù)已知資料，幾組范圍內(nèi)存在煤層，推測為受煤層影響而導(dǎo)致視電阻率整體降低，則這幾組范圍內(nèi)注漿效果一般；GMD04測線263280m段及375455m段探測深度范圍內(nèi)中部存在視電阻率團(tuán)塊狀異常，測線460495m段探測深度范圍內(nèi)淺部存在視電阻率條帶狀異常，結(jié)合鉆探資料，這3個區(qū)段的注漿效果一般；GMD04測線630640m段探測深度范圍內(nèi)中部及805840m段探測深度范圍內(nèi)深部存在視電阻率值低阻異常，結(jié)合鉆探資料，該兩個區(qū)段注漿效果一般；GMD07測線400500m、540565m段探測深度范圍內(nèi)中部，650690m、820855m段探測深度范圍內(nèi)深部視電阻率低阻異常，其中400500m、540565m段視電阻率值更低，物探推測該幾組區(qū)段內(nèi)注漿效果一般。[5]

4 綜合分析結(jié)論

綜合各測線高密度電法電阻率等值線圖及物探解釋斷面圖，我們可以得到，該采空區(qū)內(nèi)布設(shè)測線測得的視電阻率整體相對較低，從圖上表現(xiàn)為探測深度范圍內(nèi)淺部的視電阻率與探測范圍內(nèi)較高中部略低深部的視電阻相比較高，而有煤層分布的區(qū)段視電阻率較低（受煤層低阻影響）的特征。布設(shè)測線已注漿區(qū)段的整體視電阻率值與未注漿區(qū)域的視電阻率值相比有所升高，根據(jù)已知材料可以推測注漿區(qū)段內(nèi)注漿效果整體較好。從各測線高密度電法電阻率等值線圖上可以看出，每條測線均至少有2個低電阻率區(qū)域，最多有5個低電阻率區(qū)域，但可以看出總低電阻率區(qū)域小于注漿區(qū)域的85%，且各個低電阻率區(qū)域具備分布不連續(xù)的特點。從整體上來看，注漿區(qū)域注漿質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，已注漿區(qū)域的加固效果相對良好，但是局部注漿區(qū)域的注漿效果一般，后期需要進(jìn)行再加固處理。

5 結(jié)論及建議

根據(jù)各高密度電法測線成果圖上表現(xiàn)的異常情況分析可以得出：（1）已注漿區(qū)域內(nèi)的整體注漿效果良好，且已注漿區(qū)域內(nèi)的視電阻率值和未注漿區(qū)域相比整體有所升高，但效果一般的區(qū)域需要擇期進(jìn)行再處理。（2）在測區(qū)范圍內(nèi)道路能開通并正常運行的同時路基長期受到各種外部因素的影響，例如地下水的上升對路基穩(wěn)定性的影響，注漿加固后的區(qū)域內(nèi)的路基仍然不可避免的存在著繼續(xù)變形的可能，為了應(yīng)對這種可能，能夠在第一時間做出反應(yīng)，隨時掌握路基變形動態(tài)用以確保道路的安全穩(wěn)定，我建議應(yīng)當(dāng)盡快設(shè)置諸個用以進(jìn)行監(jiān)測工作的監(jiān)測點。[6]（3）我們在勘察過程中發(fā)現(xiàn)距離注漿邊界約8m處有一直徑約10m，深度約12m的塌陷坑，該塌陷坑所處位置的地勢相對較低，考慮到自然因素（如持續(xù)降水及融化雪水導(dǎo)致的塌陷坑側(cè)壁向內(nèi)坍塌）對塌陷坑的影響，我們可以預(yù)測塌陷坑具備向路基方向擴(kuò)大塌陷的可能，我認(rèn)為應(yīng)當(dāng)對該塌陷坑做預(yù)防及加固處理。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊鏡明，魏周政，高曉偉，高密度電阻率法和瞬變電磁法在煤田采空區(qū)勘查及注漿檢測中的應(yīng)用[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2014，29（1）：23.

[2]王新剛，張龍菊，馮曉臘，等.煤礦采空區(qū)塌陷地質(zhì)災(zāi)害評估研究——以烏魯木齊八道灣地區(qū)某煤礦采空區(qū)為例[J].安全與環(huán)境工程，2011，18（2）：1822.

[3]蓋春平，王治.簡約煤礦采空塌陷的地質(zhì)災(zāi)害評估特點[J].中國煤炭學(xué)會礦井地質(zhì)專業(yè)委員會2008年學(xué)術(shù)論壇，2009.

[4]張斌，范浩敏，郭峰.淺談煤礦下伏采空區(qū)地質(zhì)災(zāi)害治理[J].西部探礦工程，2014，26（7）：97100.

[5]何進(jìn)，亞峰，建江，煤礦采空區(qū)綜合地球物理方法探測[J].物探與化探，2012，36（1）：9697.

[6]孫娟，貢常青，郝文輝，等.河北唐山開灤趙各莊煤礦采空區(qū)地質(zhì)災(zāi)害特征及防治措施[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2011，22（3）：4955.

項目：新疆自治區(qū)教育廳大學(xué)生創(chuàng)新項目（201710994045），新疆自治區(qū)教育廳地質(zhì)工程重點專業(yè)，新疆工程學(xué)院地質(zhì)工程重點學(xué)科

作者簡介：柳欣辰（1997），新疆烏魯木齊人，本科在讀生，專業(yè)：地質(zhì)工程。

*通訊作者：張峰瑋（1986），新疆石河子人，實驗師，碩士，研究方向：地質(zhì)資源與地質(zhì)工程。