中間梯度法在采空區(qū)勘測(cè)中的應(yīng)用

摘 要：中間梯度法（central gradient array method）指的是在供電電極AB之間1/3—1/2的范圍內(nèi)進(jìn)行梯度測(cè)量的方法。中間梯度法不單一的使用于A(yíng)B極的測(cè)線(xiàn)上進(jìn)行相應(yīng)的觀(guān)測(cè)，且對(duì)于相鄰的測(cè)線(xiàn)上也能起到一定的觀(guān)測(cè)作用。中間梯度法主要適用于陡傾的高阻巖脈中，例如巖層接觸界限和偉晶巖脈以及石英脈等，且中間梯度法的工作效率較高，可相應(yīng)的節(jié)約工作時(shí)間，本文就中間梯度法在采空區(qū)勘測(cè)中的應(yīng)用展開(kāi)研究和探討。

關(guān)鍵詞：中間梯度法 采空區(qū)勘測(cè) 應(yīng)用分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TD82 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）4（b）-0119-02

中間梯度法在我國(guó)高阻巖脈以及巖層基礎(chǔ)帶等方面都取得了良好的效果。采空區(qū)由于天然地質(zhì)運(yùn)動(dòng)后在地表下產(chǎn)生了“空洞”，或者是人為挖掘后產(chǎn)生的空洞等，采空區(qū)對(duì)于安全生產(chǎn)有著很大的威脅，工作人員與相關(guān)的設(shè)備的工作的過(guò)程中，都很有可能會(huì)調(diào)入采空區(qū)中，從而發(fā)生安全事故。地下空區(qū)目前已經(jīng)成為抑制礦山發(fā)展的難題，隨著我國(guó)對(duì)礦山的深入開(kāi)發(fā)，導(dǎo)致地壓增大，地下空區(qū)在強(qiáng)壓下極易發(fā)生坍塌，從而導(dǎo)致人員和設(shè)備損失，因此，對(duì)于采空區(qū)進(jìn)行相關(guān)的勘探是非常重要的。

1 探測(cè)區(qū)的概況

1.1 開(kāi)采概況

自2000年開(kāi)始由南向北開(kāi)始對(duì)其中的礦物進(jìn)行開(kāi)采，開(kāi)采深度大約為160 m，開(kāi)采的寬度大致為69 m，開(kāi)采的厚度大約為3.2 m，開(kāi)采的方法基本采用了短臂巷柱式完全崩落法。由于長(zhǎng)期的開(kāi)采，造成的采空區(qū)已經(jīng)由北方擴(kuò)大到村南。

1.2 采空區(qū)地質(zhì)情況

村莊的所處的地段為太行山麓山前丘陵，總體呈現(xiàn)出東北方向較高，西南方向較低的形態(tài)。在村南大約149 m處有深度為19 m的沖溝[1]。根據(jù)此次地質(zhì)資料，區(qū)內(nèi)第四系土層覆蓋厚度大致為19 m，根據(jù)實(shí)際調(diào)查情況顯示，自上而下共具有四層。卵石層：土層本身呈現(xiàn)出灰白色夾雜棕褐色，其中卵石和礫石的含量高達(dá)79%，漂粒數(shù)量較少，漂粒之間的空隙內(nèi)有棕褐色的粘土填充；其中漂粒、卵石以及礫石的堅(jiān)硬致密的變質(zhì)巖為主；粉土：土層本身呈現(xiàn)出褐黃色，土層中含有少量的姜石，而姜石最大的粒徑達(dá)到19 mm，且土層較密，濕度相對(duì)較大，土層厚度約為0.9 mm，土層分布不均；粘土層：土層本身呈現(xiàn)出棕褐色，圖層中含有少量的姜石以及黑色的錳和鐵質(zhì)結(jié)構(gòu)，呈硬塑狀，土層裂開(kāi)面較為光滑，天然剖面有龜裂紋，土層分布均勻，厚度約0.9～1.9m，具有典型的膨脹土的特征。

2 中間梯度法原理與布置

2.1 中間梯度法

3 成果分析

將中間梯度法支撐相應(yīng)的視電阻率支撐相應(yīng)剖面圖，根據(jù)相應(yīng)的煤系地層均勻的電阻率為30 Ω·m，采空區(qū)的視電阻率過(guò)高過(guò)低的情況來(lái)判斷采空區(qū)的實(shí)質(zhì)[3]。中間梯度法對(duì)于相應(yīng)的地表層不均勻的情況反映較為靈敏，在勘測(cè)時(shí)需要注意鐵管道以及排水道等干擾的產(chǎn)生。

3.1 對(duì)電阻率斷面圖的分析

3.2 電測(cè)深法

參照相應(yīng)的點(diǎn)測(cè)深數(shù)據(jù)繪制出相應(yīng)的電阻率等值線(xiàn)的斷面圖。詳情見(jiàn)圖2、圖3。

東測(cè)線(xiàn)圖解。

從東測(cè)線(xiàn)電阻率等值線(xiàn)斷面圖可看出，從北到南，依次呈現(xiàn)出高阻-低阻-高阻-低阻。由此可知，在十三號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)以下的基巖視電阻率呈現(xiàn)為低阻；而十七號(hào)高十五號(hào)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)下的基巖視電阻率呈現(xiàn)為低阻；且十四號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)以下的基巖視電阻率呈現(xiàn)為高阻；十七號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)下的基巖是電阻率呈現(xiàn)為高阻?？傮w來(lái)說(shuō)，東測(cè)線(xiàn)的斷面圖呈現(xiàn)出大面積的高阻和低阻形式，對(duì)于局部封閉圈的情況未涉及。此斷面是正常的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，采空區(qū)沒(méi)有引起異?，F(xiàn)象的發(fā)生。

西測(cè)線(xiàn)圖解。

西測(cè)線(xiàn)電阻率等斷面圖中，18-4點(diǎn)得范圍內(nèi)出現(xiàn)了許多等軸狀的高阻和低阻的異常形態(tài)。參照形態(tài)的解釋方法的工作原理以及視電阻率等值線(xiàn)斷面特征來(lái)進(jìn)行推斷，此斷面圖中出現(xiàn)的異常均是由于地下采空區(qū)塌陷導(dǎo)致的[4]。其中低阻的異常是由于采空區(qū)充水塌陷導(dǎo)致的。4點(diǎn)以北方向出現(xiàn)的采空區(qū)是巖層移動(dòng)的距離，能夠有效的反應(yīng)現(xiàn)出踩空塌陷的區(qū)域。4點(diǎn)區(qū)域范圍內(nèi)出現(xiàn)的視電阻率等值線(xiàn)呈現(xiàn)出相對(duì)完整的形態(tài)，對(duì)于局部的高阻以及低阻產(chǎn)生的異?，F(xiàn)象均未發(fā)生，由此可得出，地下的體層結(jié)構(gòu)是均勻分布的。

4 結(jié)語(yǔ)

在準(zhǔn)確的選擇合理的裝置和技術(shù)，并排除相應(yīng)的干擾因素后，運(yùn)用中間梯度法進(jìn)行相應(yīng)的采空區(qū)勘測(cè)的效果是十分明顯的。且中天梯度法得出的結(jié)果與普通的電測(cè)法得出的結(jié)果和理論是一致的，由此可得出，運(yùn)用中間梯度法對(duì)采空區(qū)進(jìn)行勘測(cè)，得出的結(jié)果是十分準(zhǔn)確的。中間梯度法可成功的使用于各種采空區(qū)的勘測(cè)，為當(dāng)?shù)氐氖┕と藛T以及居民的安全提供了相應(yīng)的保障，對(duì)于合理開(kāi)發(fā)和規(guī)劃當(dāng)?shù)氐耐恋刭Y源也能夠起到一定的輔助作用，因此，中間梯度法在實(shí)際的采空區(qū)勘探中是值得運(yùn)用的。

參考文獻(xiàn)

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[2]祁民，張寶林，梁光河，等；高分辨率預(yù)測(cè)地下復(fù)雜采空區(qū)的空間分布特征—— 高密度電法在山西陽(yáng)泉某復(fù)雜采空區(qū)中的初步應(yīng)用研究[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2010（7）.

[3]黃仁東，劉敦文，徐國(guó)元，等.探地雷達(dá)在廠(chǎng)壩鉛鋅礦采空區(qū)探測(cè)中的試驗(yàn)與應(yīng)用[J].有色礦山，2009（6）.

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