煤礦采空區(qū)探測(cè)方法探究①

摘 要：煤礦是一種十分重要的資源，而煤礦在長(zhǎng)時(shí)間的開采之后就會(huì)出現(xiàn)采空現(xiàn)象，這個(gè)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來一定的影響，并造成煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的損失。針對(duì)煤礦采空區(qū)的測(cè)探，本文將對(duì)簡(jiǎn)要說明目前煤礦采空區(qū)中比較常用的幾種探測(cè)方法，并介紹其主要原理以及技術(shù)特征，主要方法包含高密度電阻率法、氡氣探測(cè)法、地震勘測(cè)法以及綜合探測(cè)法等。

關(guān)鍵詞：煤礦 采空區(qū) 探測(cè)方法

中圖分類號(hào)：TD8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2013）4（b）-0089-01

我國(guó)是煤炭大國(guó)，開采出很多的煤炭資源，而在煤礦山開采的過程中，同時(shí)也出現(xiàn)了很多的采空區(qū)，由于未對(duì)采空區(qū)進(jìn)行及時(shí)的處理，而出現(xiàn)采空區(qū)地面的塌陷，或者是出現(xiàn)地面開裂的現(xiàn)象，存在很多的安全隱患，為人們的生命安全、煤礦山的安全生產(chǎn)以及企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益帶來一定的威脅。要對(duì)這些采空區(qū)進(jìn)行有效的整治，就必須對(duì)其位置、穩(wěn)定性以及邊界等進(jìn)行調(diào)查研究。目前對(duì)于煤礦區(qū)采空區(qū)的探測(cè)方法比較常見的有高密度電阻率法、氡氣探測(cè)法、地震勘測(cè)法以及綜合探測(cè)法等，筆者以下將對(duì)這些方法進(jìn)行說明。

1 高密度電阻率法

所謂的高密度電阻率法指的就是在測(cè)線上排列大量的電極，并控制其電極的自動(dòng)轉(zhuǎn)化器，從而達(dá)到電阻率內(nèi)各個(gè)不同極距與不同裝置的自動(dòng)合成，以便在一次的布極中就能實(shí)現(xiàn)處于多個(gè)極距與多個(gè)裝置的條件下對(duì)多種電阻率進(jìn)行參數(shù)測(cè)定的辦法[1]?？梢酝ㄟ^相關(guān)的程序處理以及自動(dòng)反演成像等對(duì)所的參數(shù)進(jìn)行處理，就能夠準(zhǔn)確、高效的得出所探測(cè)區(qū)域電斷面的地質(zhì)解釋圖片，進(jìn)而使電阻率法的工作效率以及效果得到有效的提升。在一定條件下，該種方法能夠有效的對(duì)煤礦老硐、工程物探以及古墓墓穴等進(jìn)行探測(cè)。高密度電阻率法所采取的儀器設(shè)備是高密度電法測(cè)量系統(tǒng)。

高密度電阻率法和常規(guī)電阻率法相對(duì)比，具有三點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：第一，一次性就達(dá)成電極的布置，這不但能夠有效的避免由于電極設(shè)置所造成的干擾與故障，還能提升設(shè)備的工作效率；第二，測(cè)量時(shí)排列的方法有很多種，能夠獲取大量關(guān)于地電斷面的數(shù)據(jù)資料；第三，該種方法為半自動(dòng)化或者是自動(dòng)化的野外數(shù)據(jù)采集，使得數(shù)據(jù)的采集速度得到明顯的提升，同時(shí)也預(yù)防由于手工而造成的誤差。

2 氡氣探測(cè)法

在天然的放射性鈾系當(dāng)中，氡是唯一的一個(gè)氣體元素，鐳是其母體，而鐳的母體則是鈾，在某種程度上而言，母體元素含量的高低與土壤、巖石內(nèi)氡含量的水平有密切的關(guān)系。氡氣體無色無味，惰性，具有非常穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)；能夠與水與油等相溶，具有十分活潑的物理性質(zhì)。物質(zhì)當(dāng)中因?yàn)槎喾N作用的影響，極其從地下深部并通過巖石達(dá)到地表土壤內(nèi)，例如接力傳遞作用、對(duì)流作用、團(tuán)族遷移作用、擴(kuò)散作用等等?？梢?，在煤礦采空區(qū)的上部、鈾鐳富集地區(qū)以及地質(zhì)構(gòu)造破裂帶上部等位置可能出現(xiàn)氡富集現(xiàn)象，同時(shí)在這些地區(qū)的附近，氡的含量將會(huì)降低[2]。所以，依據(jù)氡的高低異常情況，能夠探查采空區(qū)、鈾礦體、陷落柱、構(gòu)造的破裂帶以及地下水資源等等。通常情況下氡氣的測(cè)量又被叫做射氣測(cè)量，是通過射氣儀測(cè)對(duì)土壤內(nèi)放射氣體的含量高低進(jìn)行測(cè)定，之后再依據(jù)不同位置測(cè)定到的放射性氣體濃度的分布狀況，來處理所遇到的地質(zhì)問題測(cè)量辦法，并尋找鈾礦。

瞬時(shí)測(cè)量與累積測(cè)量時(shí)氡氣測(cè)量辦法中的兩種。所謂的瞬時(shí)氡氣測(cè)量就是指在現(xiàn)場(chǎng)中測(cè)量打孔油氣，該方法不存在探測(cè)器污染，也沒有來自釷氣的阻礙與干擾，具有較高的工作效率，并且在野外現(xiàn)場(chǎng)同樣能夠得到信息數(shù)據(jù)。

3 地震勘測(cè)法

很多的地質(zhì)資料包含在地震波當(dāng)中，煤層的厚度情況、地層的構(gòu)造、分岔合并以及巖性的改變等都將導(dǎo)致地震波的改變，而彈性的參量、密度以及速度等的差異就是其發(fā)生的改變，而上述的差異也將使得地震波的各個(gè)方面發(fā)生改變，例如頻率、振幅、傳播的時(shí)間、相位等等。

在地球物理勘探方法當(dāng)中，使用最廣、技術(shù)最成熟的方法就是淺層地震反射波法。該種方法的原理與常規(guī)的反射波地震勘探一樣，均是在地層的傳播時(shí)，使用人工所激發(fā)的地震波在波阻抗分界中，出現(xiàn)波放射的情況，并獲取發(fā)射波的數(shù)據(jù)資料，從而對(duì)構(gòu)造的形態(tài)、界面的深度以及物性參數(shù)等進(jìn)行推測(cè)。通常情況下，由于淺層地震反射波法所勘測(cè)的對(duì)象都是小規(guī)模的，具有較大的巖性與形態(tài)變化，探測(cè)深度是在200 m以內(nèi)，且分辨率也較高，所以這種方法也被叫做淺層高分辨率地震探勘。其高分辨可以具體到在進(jìn)行野外采集信息時(shí)，具有較小藥量、較小道距且較小排列；而在進(jìn)行室內(nèi)信息收集時(shí)，具有較高的保真性[3]。其中，煤礦采空區(qū)的賦存規(guī)模是利用煤層的厚改變的模型解釋來加以處理的。在工程領(lǐng)域中，淺層地震勘探的使用十分廣泛，其中有對(duì)工程地質(zhì)與水文地質(zhì)的環(huán)境勘察、橋梁、水電站與壩基工程的基礎(chǔ)分析，還包含對(duì)棱廢料存儲(chǔ)地址的選取。該種方法是地球物理勘察的一種最新方法，勘察的效果明顯，使用越來越廣泛。

4 綜合探測(cè)法

通常情況下，任意一個(gè)探測(cè)方法單獨(dú)使用都很難獲得預(yù)期探測(cè)目標(biāo)，這主要是由于探測(cè)方法具有多解性，且煤礦的群采空區(qū)具有特殊性。所以，在達(dá)成采空區(qū)探地雷達(dá)的探測(cè)前提條件下，提出一種綜合探測(cè)采空區(qū)的方法，是將瑞雷波與探地雷達(dá)相結(jié)合的辦法。這種探測(cè)辦法是在兩個(gè)不同原理的實(shí)驗(yàn)儀器下，且從各個(gè)角度對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行互相的驗(yàn)證，揚(yáng)長(zhǎng)避短，對(duì)之前所獲得的結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，從而避免或者是降低誤差。

在之前研究前提條件下，并與實(shí)際的地下群采空區(qū)的特點(diǎn)相結(jié)合，指出一種綜合性的研究辦法，即將瑞雷波探測(cè)技術(shù)與探地雷達(dá)探測(cè)技術(shù)兩者相組合而成的辦法。因?yàn)槲锾降姆椒ň哂卸嘟庑缘奶攸c(diǎn)，所以使用綜合探測(cè)技術(shù)能夠有效的降低誤判的發(fā)生率，并且能夠使探測(cè)的精度與準(zhǔn)確度得到有效的提升，綜合探測(cè)方法比一般的單一探測(cè)方法所探測(cè)出的結(jié)果要準(zhǔn)確。采取綜合物探方法能夠?qū)⒉煽諈^(qū)的分布、貫通關(guān)系、層位以及范疇等都探查清楚。將該方法運(yùn)用在對(duì)廠壩鉛鋅礦群采空區(qū)的探測(cè)當(dāng)中，能夠獲得較好的效果。探測(cè)的準(zhǔn)確結(jié)果能夠有效的將所存在的安全隱患消除，從而為礦區(qū)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全以及生產(chǎn)的效益提供有力的保障。

5 結(jié)語

綜所上述，對(duì)各種采空區(qū)探測(cè)方法進(jìn)行說明，發(fā)現(xiàn)不同的探測(cè)方法具有不同的特點(diǎn)。在一定情況下可以將幾種探測(cè)方法相結(jié)合使用，以實(shí)現(xiàn)揚(yáng)長(zhǎng)避短、互相彌補(bǔ)的作用，從而為煤礦工程建設(shè)提供更為準(zhǔn)確的地質(zhì)數(shù)據(jù)。在進(jìn)行實(shí)際的采空區(qū)探測(cè)時(shí)，應(yīng)該結(jié)合該地的情況，選取適合的探測(cè)方法，從而獲得較好的效果。

參考文獻(xiàn)

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