高密度电阻率法在煤矿采空区勘察中的应用.pdf

山西水利科技第 2 期（总第 228 期）Application of High Density Resistivity Method in Coal Mine Goaf ExplorationLIU Dong-qingAbstract:High density resistivity method is a common geophysical prospecting method.The basic principleand working method of the high density resistivity method were introduced袁as well as its application in thesurvey of coal mine goaf in a water conservancy project.Keywords:high density resistivity method曰coal mine goaf文章编号：1006-8139渊2023冤02-001-02高密度电阻率法在煤矿采空区勘察中的应用刘东清（山西省水利水电勘测设计研究院有限公司 山西太原 030024）摘要：高密度电阻率法是一种常用的物探方法，主要介绍了高密度电阻率法的基本原理与工作方法，以及在某水利工程煤矿采空区勘察中的应用。关键词：高密度电阻率法；煤矿采空区中图分类号：P631.322文献标识码：B0引言山西是煤炭大省，地下蕴含着丰富的煤炭资源，随着煤炭资源的开采，特别是一些地方小煤窑的私挖乱采，在地下留下了大量采空区，而这些采空区给地面的工程建筑带来了严重的安全威胁，所以采空区的查找就成了水利工程建设中必不可少的一项工作。物探勘察是煤矿采空区勘察的一种重要方法，和其他勘察方法相比，物探勘察具有成本低、工作效率高、勘察范围大等优点。本文主要介绍一种传统的物探方法高密度电阻率法，以及该方法在煤矿采空区勘察中的具体应用。1基本原理高密度电法是直流电法中的一个分支，它的基本原理与直流电法类似，是利用各类岩（矿）石之间的导电性差异，通过激发的人工电场的分布规律，达到查明地质构造或解决地质问题的目的。高密度电法是将全部电极预先设置在一定间隔的测点上，电极之间距离的大小视勘探深度与勘探精度的要求而定，一般为 1耀10 m。然后利用多芯电缆将各个铜电极连接到电极转换器上，电极转换器是一种电极自动换接的设备，它根据提前设置好的参数，在数据采集时自动进行电极装置形式、电极距及测点的转换。然后将测量数据通过该设备送到仪器主机，并将测量数据存入主机中的存储器，以便后续利用后处理软件对数据进行进一步的分析和解译。2工程及地质概况本工程为阳泉市龙华口调水工程，是山西省重点工程。该工程分为滹沱河泵站取水工程，龙华口水库补水工程，龙华口水库向盂县、阳泉市区调水工程三部分。龙华口水库向盂县、阳泉市区调水采用双管输水，管线末端接入市自来水公司第四水厂进水管道。调水管道沿线预设 13 个分水口、两座高位调蓄水池和两座泄压水池，分水口可为沿线村镇供水1。本次物探勘察工作为查明泄压水池所在区域煤矿采空区的空间分布情况，泄压水池位于重力流管线段桩号K26+170附近、红土岩村村东约500m的黄土梁顶部。收稿日期：2023-03-08修回日期：圆园圆3原04原01作者简介：刘东清（1984-），男，2006 年毕业于成都理工大学，高级工程师。12023 年 5 月山西水利科技刘东清：高密度电阻率法在煤矿采空区勘察中的应用该处现为耕地，地形起伏不平，山梁顶部高程 888耀894m，山梁底部高程 858耀865 m。场地区东北方向约 110 m为 G5 京昆高速公路，该段高速公路走向 N37毅耀40毅W。该区域地层从上至下可以分成两部分，上部为第四系上更新统坡洪积（Q3dpl）和第四系中更新统洪积（Q2pl），地层岩性主要为低液限黏土，下伏基岩为石炭系上统太原组（C3t），主要岩性为砂岩，其中夹薄层砂质泥岩。3勘察及成果分析本次野外工作使用的仪器为重庆奔腾数控技术研究所生产的 WDJD-2 型多功能数字直流激电仪和WDZJ-1 型多路电极转换器。根据收集的地质资料可以得出：地表第四系上更新统洪冲积地层相对于基岩表现为相对低阻特征，卵石混合土相对于粉土、黏土等表现为相对高阻特征，未充水、未坍塌的采空区相对于围岩表现为相对高阻特征，充水、坍塌的采空区相对于围岩表现为相对低阻特征。各地层及目标体之间存在着一定的电性差异，具备开展高密度电法勘察工作的前提。结合工区现场的实际情况，本次物探勘察工作共布置 6 条高密度剖面，电极距为 5 m，布设电极数分别为42、42、42、46、44、44 根，剖面长度分别为 205 m、205 m、205 m、225 m、215 m、215 m。具体位置见图 1。图 1高密度电法勘察平面布置及采空区范围下面以 G1-G1忆、G4-G4忆剖面为例予以解释。从图 2 可以看出，在垂向上整体呈层状分布，按似真电阻率值大致可分为上下 2层，上部以相对低阻为主，局部表现为相对高阻，结合地质资料推断为覆盖层；下部以相对高阻为主，结合地质资料推断为基岩。在横向上，距离剖面起点 50耀70 m、78耀88 m、100耀135 m 范围呈相对低阻异常，异常中心高程 836 m 左右，结合地质及钻孔资料，推断为煤矿采空区引起。从图 3 可以看出，在垂向上整体呈层状分布，按似真电阻率值大致可分为上下 2 层，上部以相对低阻为主，局部表现为相对高阻，结合地质资料推断为覆盖层；下部以相对高阻为主，结合地质资料推断为基岩。在横向上，距离剖面起点 65耀95 m、115耀160 m 范围呈相对低阻异常，异常中心高程 836耀840 m 左右，结合地质及钻孔资料，推断为煤矿采空区引起。通过对 6 条高密度似真电阻率等值线断面图综合分析，可以大致推断出煤矿采空区的范围，采空区中心高程约836m，距离地面深度约为35m。具体的范围见图1。4结语综上所述，高密度电阻率法在埋深较浅的煤矿采空区的勘察中效果比较明显，但当采空区埋深增加，供电电流会随测量深度的增大而变小，随着电流的变小，采集的数据就会存在失真的现象，所以对于埋深比较深的采空区宜采用其它物探方法。由于物探方法的多解性以及地下地质体的复杂性、隐蔽性，物探资料在解释过程中不可避免地存在一定的误差及不确定性，在实际的工作中遇到复杂的地质问题，应采用多种不同的物探方法相结合，勘探结果相互印证，以提高物探勘察结果的准确性。参考文献：1 郭强.阳泉市龙华口调水工程开工 N.山西经济日报，2021-07-01（4）.图 2G1-G1忆剖面似真电阻率等值线断面图图 3G4-G4忆剖面似真电阻率等值线断面图2