高密度電法在探測煤礦地下采空區中的運用分析

（河北省煤田地質局物測地質隊 河北邢臺054000）

（河北省煤田地質局物測地質隊 河北邢臺054000）

煤礦的復雜性和特殊性決定著其探測工作具有一定的難度。高密度電法自身具有準確度高、易操作等優點，隨著煤礦地下采空區探測活動中問題的出現，人們開始將高密度電法應用到其中。本文從高密度電法的原理入手，對高密度電法在探測煤礦地下采空區中的運用進行分析。

高密度電法探測煤礦地下采空區

0 前言

工業化發展建立在消耗礦產資源的基礎上。隨著工業化發展進程的加快，礦產資源的開發程度逐漸提升。目前，我國煤礦地下采空區并沒有得到合理的處理，這些地下采空區能夠引發相關地質災害，因此，運用有效的方法對煤礦地下采空區進行探測具有一定的必要性。

1 地球物理探測法

1.1 地球物理探測法的種類

在煤礦地下采空區的探測工作中，常用的地球物理探測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法相比，高密度電法具有對實際工程無破損、精確度高、便于操作等優點。因此，高密度電法在煤礦地下采空區中的應用變得越來越普遍。

1.2 高密度電法

高密度電法是指根據探測目標的物理電性差異，結合施加給電場作用下的地質體傳導電流的分布規律，將地質體的不同電阻率基本賦存情況合理推測出來。該方法的工作原理是地下不同介質的導電性存在一定的差異。高密度電法通過兩個不同的供電電極向地下施加固定電流，選擇兩個適宜的測量點，將這兩個測量點之間的電位差計算出來，通過電位差得出這兩個測量點之間的視電阻率[1]。

2 高密度電法在探測煤礦地下采空區中的運用

本文以某礦區為例，對高密度電法在該礦區采空區探測中的應用進行研究和分析。

2.1 礦區地質條件

將某煤礦礦井和村莊之間的位置選為高密度電法的應用位置。測量地區的東部是山坡地，呈現較大的地形起伏，測量地區的中部和西部是農田，在測量地區中，還包含一定數量的陷落坑、排水渠、田坎等，該礦區地下采空區的裂縫寬度處于2-5cm之間，地質屬于灰巖地質，煤層整體呈現傾斜狀態。礦區中的大部分采空區都是沿著煤層的方向不斷向前推進，當回采工作完成后，采空區即被廢棄。礦區中用來完成煤輸送的平巷通常是以2m為邊長的正方形。充水巷道為低阻，煤層為中阻，灰巖層屬于高阻，采空區屬于特高阻。通過對礦區各處視電阻率值的測定，將礦區中不同地質體的分布情況反映出來。該測量區域的地質和物探測線布置如圖1所示。

圖1 測量區域地質和物探測線布置

2.2 運用高密度電法探測煤礦地下采空區

該測量區域1號剖面線和2號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化而來的，該測量區域不同斷面的影像圖呈現出上低下高的特點，即該測量區域的視電阻率呈現上低下高的分布特點。就下部的視電阻率而言，較低的視電阻率值是由松散成績層、風化層以及灰巖層引發的，就上部的視電阻率而言，其較高值是由農田反映出來的。在測量區域的剖面圖影像中，存在一條異常的低阻條帶，該條帶即為測量區域中的斷層。沿著南北向的斷層線看，分布著多個陷落坑。在測量區域中，1號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量地區中地下采空區的范圍。2號剖面線北端下方的視電阻率相對較高，表明煤礦地下采空區在2號剖面線上仍在持續分布；3號剖面線下方無明顯高阻異常分布，這種現象表明煤礦地下巷道在該剖面線位置已經終止。上述結果表明，運用高密度電法可以將煤礦地下采空區的分布范圍表示出來，與其他方法相比，高密度電法的應用具有較高的有效性[2]。

圖2 1號剖面線高密度電法剖面圖

圖3 2號剖面線高密度電法剖面圖

3 結論

未經合理處理的煤礦地下采空區會引發一定的安全隱患，因此進行煤礦地下采空區探測具有一定的必要性。與其他地球物理探測法相比，高密度電法能夠將煤礦地下采空區、未開采區更加精確地判斷出來，且該方法的應用操作更加便捷。

[1]劉海生.高密度電法在探測煤礦地下采空區中的應用研究 [D].太原理工大學,2006.

[2]張進國,徐新學.高密度電法在地下煤礦采空區探測中的應用 [J].西部探礦工程, 2004,08:65-66.

高密度電法在探測煤礦地下采空區中的運用分析

■劉芳

P631.3[文獻碼]B

1000-405X（2016）-10-292-1

劉芳（1981～），女，本科，物探工程師，中級職稱，研究方向為地球物理勘探。