综合物探在煤矿采空区探测及应用
【摘 要】本文介绍了采用综合物探勘查煤矿采空区及采空积水区的准确位置。通过实例介绍了地面瞬变电磁法和测氡法的技术原理、工作方法及综合物探勘查应用效果。结论表明，综合物探在勘查煤矿采空区及采空积水区准确位置方面，效果良好，是一种行之有效的勘探方法。
【关键词】综合物探；采空积水区；应用效果
0序言
安全生产一直是煤矿运行的重中之重，面对煤炭市场萎靡，提倡降低开采成本的前提下，从而对查清影响煤矿安全生产的水文地质条件提出了更高的要求。近年来，矿区透水事故不断发生，给企业造成重大的人员伤亡和巨大的经济损失，因此综合物探在矿区水文地质勘查中的应用也日益增多和倍受青睐，以从根本上预防矿区水灾害的发生，为煤矿的安全生产进行保驾护航。
1矿区地层电性、氡浓度特征
1.1电性特征
煤层采空区形成以后，若采空区不充水或充水不足时，则该区域导电性变差，表现为高阻异常，若采空区充水时，由于水体良好的导电性，使该地段电阻率明显低于围岩。通过瞬变电磁法勘探，对比水平及垂直方向视电阻率变化情况，高阻异常区为采空区位置，低阻异常区域采空积水位置。
1.2氡浓度特征
煤矿采空区形成后，改变了地下地质体的应力分布状态，促使地质体发生变形，从而改变了地下气体的运移与集聚环境，氡射气元素向采空区运移，向采空区集聚，在地表形成一个与采空区形态相应的氡异常区。因此，可以通过测量地表氡元素的浓度来圈定煤矿采空区的位置和范围。
综上所述，采空区及采空积水区在井田中与其周围的岩土层形成了明显的电性及氡浓度的差异，具备了瞬变电磁法及测氡法探测煤层采空区及采空积水区的地球物理前提。
2工作方法、仪器及数据采集
2.1地面瞬变电磁法
使用美国ZONGE公司研发的GDP-32II接收机，信号发射采用美国ZONGE公司为该工作站配套的GGT-10中功率发射机。具有自动存储功能，适应范围宽、
自动化程度高、稳定性好，大存储量、高分辨率、高灵敏度等特点。
面积测量：820m×1760m面积的测点，网度40 m×20m，即线距40m，点距20m。
野外工作采用大定源回线装置，线框采用240m×240m，在线框1/3范围内观测，观测二次电磁场。
2.2测氡法
采用重庆地质仪器厂研发的HFS-6α射线快速测量仪。该仪器具有高的灵敏度、轻便、操作简便、现场可获得结果。采用面积测量，测网与瞬变电磁法重合。
搞好 “三边”工作，野外记录由操作员和解释员及时做出评价，发现不合格的记录，及时改正，确保第一手资料的质量。
3资料处理及解释
3.1资料处理
3.1.1瞬变电磁法
TEM资料处理工作流程如下：
3.1.2测氡法
采用现代数理统计的方法。具体过程如下：
1、统计每一条测线上各测点平均值R：
2、计算每一条测线上各测点测值的均方差：
3、 根据下列原则确定测线上的异常段：
R ：背景场（本底值）
R+δ：增高场
R+2δ：偏高场
R+3δ：异常场
针对煤矿区，特别是黄土覆盖的地区，一般取位于偏高场左右的异常范围作为测线上的异常地段。
3.2资料解释
瞬变电磁法断面和测氡法剖面综合分析解释
由已知资料知点号146～1段为采空区，图2上所示，在点号146～1段为高阻异常，实测剖面与已知资料吻合。由此推断点号118～144段为采空区，分析点号118～1段，为8号煤层采空区的电性反应。同时图2下所示，在点号122～158段明显为氡气高值异常，为采空区的反应。根据电性分布特征及氡浓度剖面，结合地质资料，分析推断了地质解释剖面图（图2下所示）。由此可见，实测剖面与已知资料吻合。
瞬变电磁法断面和测氡法平面分析解释
图3左所示为已知小窑及采空区的分布示意图，测区东南部有一面积为0.040 Km2的已知采空区，在D100～D180线之间共有14个废弃的小窑，易知此区域多处被小窑采空；图3中所示，8号煤层视电阻率等值线平面图，以视电阻率小于43Ωm划为低阻异常区（图中蓝色覆盖区域），以视电阻率大于48Ωm划为高阻异常区（图中红色覆盖区域）；图3右所示为氡值等值线平面图，以氡值大于54划分为异常区（红色覆盖区域）。综合分析，推断测区北部没有采空区，测区南部即180线以南，高电阻率及高氡值区为采空区，低电阻率及高氡值为空积水区。
4地质成果
依据瞬变电磁法及测氡法异常结合地表实际情况进行分析推断，得出解释成果。
圈定了8#煤层的采空异常区一块，编号为8-1，为高电阻率和高氡值异常；采空积水异常区一块，编号为8-2，为低电阻率和高氡值异常。
5结论
采用地面瞬变电磁法和测氡法进行进行综合勘查，能准确查明煤矿采空区及采空积水区的准确位置，效果明显，是一种较为理想且行之有效的物探方法，可为煤矿安全生产提供技术支持。
参考文献：
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[2]牛之琏编著，时间域电磁法原理 中南工业大学出版社，1992.
[3]刘国兴编著 电法勘探原理与方法 北京地质出版社出版，2005.
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