高密度電阻率法在煤礦采空區(qū)中的應用：以鑫源煤礦為例?

吳勝輝，亞夏爾·亞力坤?，依力哈木江·吐尼亞孜，侯丹鳳

(1. 新疆大學地質與礦業(yè)工程學院，新疆烏魯木齊 830017；2. 新疆大學中亞造山帶大陸動力學與成礦預測實驗室，新疆烏魯木齊 830017；3. 新疆維吾爾自治區(qū)地質勘查開發(fā)局第九地質大隊，新疆烏魯木齊 830000)

0 引言

隨著我國東部礦區(qū)資源產量逐漸減少，新疆因各類礦產豐富、儲量規(guī)模大，成為中國重要的能源替代和戰(zhàn)略資源儲備區(qū)．迄今，已發(fā)現(xiàn)152種礦物，占中國已發(fā)現(xiàn)礦物總數(shù)的87.86%，其中已知儲量資源的98種，占中國總數(shù)的60.49%，包括34種金屬礦物、57種非金屬礦物和7種能源礦物[1]．哈密三塘湖區(qū)域由于其豐富的煤炭資源量、較低的有害元素組成和良好的煤質等優(yōu)勢，近年來頗受國內外學者的關注．作為中國最大的煤田綜合勘查區(qū)之一，自2009年全面生產以來，三塘湖煤礦在煤炭勘探方面取得重大突破．截至2012年，勘探進尺達600 km，發(fā)現(xiàn)煤層30層，單層最大厚度為47.25 m，1 000 m和2 000 m淺層資源分別為5 514 435.63萬噸和1 200億噸[2]．為我國“疆煤東運”戰(zhàn)略的實施提供了良好的資源保障[3]．

煤礦資源開采造成的地面塌陷、水資源受損及生態(tài)破壞等，對礦山地質工程評價和地質環(huán)境治理的威脅是煤炭資源開發(fā)中亟需解決的問題，采空區(qū)范圍和形態(tài)的確定及其治理問題一直是制約行業(yè)發(fā)展的重難點．目前，礦區(qū)采空區(qū)的研究主要基于電法、電磁法、地震波法和微重力勘探法等地球物理探測方法．田文法等[4]對采空區(qū)探測方法、穩(wěn)定性評價、治理及質量監(jiān)控等技術的國內外研究進展作了詳細調研，并提出了進一步的研究方向；黃建權等[5]對采空區(qū)探測的地球物理方法進行了分類和介紹；王超凡[6]引入地震CT對某金屬隱伏采空區(qū)進行探測，揭示了采空區(qū)和破碎帶，并被后續(xù)研究證實準確；王俊茹等[7]介紹了應用淺層地震方法探測采空區(qū)的野外工作、資料處理、解釋方法技術；張開元[8]采用瞬變電磁法探測煤礦采空區(qū)：該方法能快速獲得地物信息，準確反應中、深部地層的電性結果，利用地質雷達探測地表淺部查找不良的地質體，具有高分辨率和高探測精度等優(yōu)勢；程久龍等[9]總結了在地表淺部查找不良地質體的方法：地質雷達具有探測精度高及分辨率高的優(yōu)勢．其中高密度電阻率法由Johansson在20世紀70年代末提出，是目前應用較為廣泛的一種陣列型電法勘探技術[10]．由于其低成本、高效率、自動化程度高、信息量大以及異?，F(xiàn)象直觀等優(yōu)點，在工程物探、水文地質勘探、考古等領域被廣泛應用[11-13]．

本文針對鑫源煤礦進行工程地質勘查并開展區(qū)域高密度電阻率法測量工作．根據(jù)區(qū)內目標體尺寸較小、埋深較淺等情況，完美契合了高密度電阻率法有效探測深度在0～100 m范圍內、符合對稱四級裝置測量時需要在探測范圍兩側有一定延伸的空間特點[14]．通過分析測得的反演斷面圖上電性差異，判別采空區(qū)范圍．結合地表實際情況，輔以鉆探驗證的綜合勘探手段，從而獲取更為豐富的勘探成果．采用此方法探測三塘湖鑫源煤礦采空區(qū)的分布，為地質災害危險性評估、環(huán)境生態(tài)治理提供依據(jù)．

1 區(qū)域地質概況

1.1 區(qū)域位置

研究區(qū)位于中國新疆巴里坤哈薩克自治縣三塘湖西北約10 km，三塘湖盆地中部南緣，巴里坤縣以南110 km．最高海拔902.17 m，最低835.44 m，相對高差66.73 m，坡降一般為8%～13%左右，地形相對平坦，屬戈壁準平原地貌．地形一般為東南高、西北低的緩坡，地勢高差不大，無地表輸送流和地下水露頭分布（圖1），易于進行地球物理勘探．礦山中心的地理坐標為東經93?13′30′′、北緯44?20′30′′．該地區(qū)年降水量僅35 mm，年平均蒸發(fā)量是降水量的112倍，且區(qū)內少積雪，年凍土的最大深度為1.5 m．年溫差和日溫差大，屬大陸性寒溫帶干旱荒漠氣候．

圖1 礦區(qū)現(xiàn)狀

1.2 地質特征

勘察區(qū)域地處準噶爾盆地東部南緣、東天山褶皺帶北部，地層區(qū)劃屬北疆-興安地層大區(qū)，北疆地層區(qū)，北準噶爾-北天山地層分區(qū)．最下部基底地層為石炭系和二疊系，周邊山系由古生界地層所構成．

區(qū)域一帶出露地層有：下石炭統(tǒng)南明水組（C1n），為一套從海相-陸相變遷的正常碎屑巖加火山碎屑巖沉積構造；下二疊統(tǒng)卡拉崗組（P1k），為一套特厚的陸相中酸性火山巖、火山噴發(fā)巖，按噴發(fā)旋回可劃分成4個亞組；上二疊統(tǒng)烏拉泊組（P2w），為一套陸相正常碎屑巖為主的沉積，主要包括灰綠色、灰紫色砂巖、粗砂巖、礫巖夾凝灰?guī)r高炭泥巖等，與下伏卡拉崗組呈整合接觸；井井子溝組（P2j），為一套海陸交互相的黃綠色凝灰?guī)r、細砂巖、砂礫巖夾灰?guī)r透鏡體；蘆草溝組（P2l），為河湖相沉積的黃綠色、灰白、灰綠色泥質粉砂巖、細砂巖、酸性凝灰?guī)r夾高炭質頁巖、油頁巖、泥灰?guī)r及砂質白云巖，含魚類和植物化石（區(qū)內出露）；中侏羅統(tǒng)西山窯組（J2x），是本次施工主要地層，巖性由灰色、淺灰綠色細砂巖、粉砂巖、粉砂質泥巖、泥巖、礫巖及煤層組成[15]，該地層為區(qū)內主要含煤地層（共3層），M2煤層是全區(qū)可采的中厚煤層，最下部一套灰黑色泥巖與下伏的蘆草溝組為斷層接觸（中部出露）；頭屯河組（J2t），為紫紅色、灰綠色、桔黃色等雜色，內陸湖相沉積，巖性有泥巖、泥鈣質粉砂巖、砂巖、礫巖等；新近系中新統(tǒng)昌吉河群下亞群（N1cha），為氧化條件下的河、湖相沉積，主要為磚紅色、土紅色、紫紅色泥巖、泥質砂巖、礫巖夾石膏薄層，與下伏頭屯河組呈斷層接觸（北部出露）；第四系上更新統(tǒng)洪積層（Q3pl），主要為干旱條件下的洪積扇沉積，上部為砂礫石層，下部為中細砂層；全新統(tǒng)洪積層（Q4pl）由暫時性洪水和漫流形成的砂礫石層和亞砂土、細沙組成，少量分布于工區(qū)北部．如圖2所示．

圖2 區(qū)域地質圖（據(jù)文獻[16]修改）

構造方面，工作區(qū)位于準噶爾-天山褶皺系，二級構造單元屬于準噶爾優(yōu)地槽褶皺帶，大地構造分區(qū)屬三塘湖-淖毛湖山間坳陷，包含3個Ⅳ級構造單元．三塘湖盆地的基底為古生代地層．它是華力西期末古生代地層形成的大型復向斜基礎上，于二疊紀以后逐漸形成的．三塘湖-淖毛湖山間坳陷平行展布著兩個區(qū)域推覆構造，形成的東北沖斷隆起帶、中央坳陷帶和西南逆沖推覆帶控制了現(xiàn)今區(qū)域構造格局．其中：東北沖斷隆起帶位于盆地東北部，呈北東向延伸；中央坳陷帶加峙于南北兩個逆沖推覆體之間，由北西向轉近東西向延伸，形成雁狀排列凹凸相間的9個Ⅴ級構造單元．表現(xiàn)為以侏羅系-新近系為主的中新生代地層形成一系列隱伏線狀、短軸狀、箱狀寬緩褶皺，局部穹窿．勘查區(qū)位于Ⅴ級構造單元的聯(lián)結部，由于長期受北東-南西向擠壓作用影響，形成大量的北西-南東向逆斷層與正斷層，及北東、北西向平推斷層．地層整體呈北北東傾單斜構造，傾角沿走向（由南東至北西）變化，具有扭曲的趨勢，角度在38?～86?之間；沿傾向（由淺至深）傾角漸?。畢^(qū)域構造程度屬于中等復雜類型[17]．

1.3 物性特征

開采完成后，煤系地層荷載程度較高會形成一定范圍的采空區(qū)．由于采空區(qū)巖體原始應力平衡發(fā)生改變，上方巖層受重力作用，底板及圍巖受擠壓、拉伸作用，當超過一定水平時，就會破壞巖石的完整性和連續(xù)性．因此，巖層破裂、塌陷、崩落，出現(xiàn)大量空洞或裂縫．在這些區(qū)域，電阻率值也會發(fā)生相應的變化，導致原有的電阻率層狀態(tài)被破壞，呈現(xiàn)不連續(xù)、無序的現(xiàn)象[18]．在高密度勘探工作中，由于空腔對電流的排斥作用，巖層與采空區(qū)、裂隙松動帶存在較大的電性差異．一般情況下，松散、裂隙、塌陷、采空區(qū)表現(xiàn)為高阻力，而采空區(qū)在充注水或其它含水充填物時，容易形成低阻力異常．

對于三塘湖煤礦采空區(qū)總長8.268 km的EW向煤線“露頭煤”進行地質環(huán)境綜合治理，該工程沿煤層走向，自東向西共分為8個連續(xù)的大致等距的治理區(qū)，本文主要研究一號、二號、三號、四號治理區(qū)域．據(jù)前期收集的地質資料，該區(qū)域煤層傾角由南東至北西依次增大，范圍在36?～65?之間．地質災害以深部井工開采形成采空區(qū)而造成的淺部塌陷、沉降災害為主，而在煤系地層較淺的條件下，沉積層的電差異通常與地層中的砂和泥質含量有關．含砂量高的地層往往是電阻率高的含水地層，而泥質含量高的地層通常是電阻率低的隔水層．電阻率與巖性顆粒的大小成正比，即：巖性顆粒的尺寸越大，對應的電阻率越大．粒徑較大的砂層和礫石層電阻率較大，而泥巖層和粘土層電阻率相對較?。话銞l件下煤層電阻率明顯高于圍巖，而未充水采空區(qū)的電阻率值明顯高于煤層和其它巖層[19]．水積聚后，其電阻率明顯低于周圍介質．因此，對于該研究區(qū)域采空區(qū)分布規(guī)律未知、工程地質條件復雜的特征，利用地下粘土、砂巖、巖石裂隙之間電性差異可在反演視電阻率圖上直觀地反映采空區(qū)及周邊巖性的實際情況．電性資料顯示不同巖層具有不同電性差異，如表1所示[19]．

表1 相關介質電阻率參數(shù)

2 研究方法

2.1 基本原理

高密度電阻率法的基本工作原理與常規(guī)電阻率法大致相同，根據(jù)不同巖石組分顯示的不同電差異，通過調整地表電極距的參數(shù)，對應采集不同區(qū)域、不同深度巖石的視電阻率．根據(jù)外加電場作用下地層中導電電流傳導的分布規(guī)律，可以推斷不同電阻率地下地質體的賦存狀態(tài)．通過A、B兩個電極向地下傳導電流I，隨后在M、N兩個電極之間測量電位差?V，從而可求得該點（M、N之間）的視電阻率值[20]．根據(jù)實測的視電阻率剖面進行數(shù)據(jù)處理、參數(shù)校正、解釋和反演成圖，得到地層中的電阻率分布情況，從而劃分地層類型，確定地下異常體等．

2.2 裝置形式

本文采用重慶奔騰數(shù)控技術研究所研制的WGMD-9超級高密度電法系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠完成溫納（Wennerα、Wennerβ、Wennerγ）、施貝1、施貝2、偶極-偶極（dipole-dipole）、聯(lián)合剖面法、二極電阻率成像CT法、微分法、三極滾動連續(xù)測深法及單邊三極滾動連續(xù)測深等裝置形式的高密度電阻率法數(shù)據(jù)采集、顯示工作[21]．與其配套軟件具有數(shù)據(jù)采集、文件存儲、數(shù)據(jù)回放和調用等功能．

根據(jù)地質任務對勘探深度的要求，在前期掌握工作區(qū)不同巖性電性參數(shù)的基礎上確定探測工作參數(shù)，采用高密度電阻率法中的三極裝置進行探測．結合場地的施工情況，設置電極間的距離為10 m；數(shù)據(jù)采集采用350 V直流電源，脈沖寬度為0.5 s，周期為1 s．現(xiàn)場工作共收集了14 025個數(shù)據(jù)點，單點數(shù)據(jù)測量330個；檢查數(shù)據(jù)點700個．由高密度電阻率法視電阻斷面反演成果圖可知，所測電流、電壓的正、負周期波形穩(wěn)定，測量數(shù)據(jù)質量較好．符合相應的技術規(guī)程及方案要求．三級裝置數(shù)據(jù)采集方式如圖3所示[22]．

圖3 溫納裝置的數(shù)據(jù)采集方式示意圖

裝置的特點是AM=MN=NB=na，記錄點為MN的中點．采集后得到一個倒梯形數(shù)據(jù)體[23]．

裝置系數(shù)為：

其視電阻率表達式為：

利用滑動平均值法計算視電阻率的有效值ρx(i)，調整調查區(qū)域或其中一個斷面的統(tǒng)計參數(shù)，用來計算電極調節(jié)系數(shù)K(L)．求得相對電阻率值：

所求相對電阻率值，可以在一定程度上消除研究區(qū)斷面從頂部到底部水平地層的變化情況．在一定程度上，相對電阻率剖面可以反映地電體沿剖面的水平變化趨勢[24-25]．

3 野外數(shù)據(jù)采集及處理

3.1 數(shù)據(jù)采集

根據(jù)勘探目的及現(xiàn)場條件，為完成勘探任務，共布置高密度電阻率法勘探線11條，總長9 900 m，每條勘探線長900 m，樁點位置間的電極距10 m，總樁號點數(shù)90個，且隔離系數(shù)k=25．單條測線采集數(shù)據(jù)點數(shù)1 275個，共采集數(shù)據(jù)點14 025個．測線因現(xiàn)場布置位置和地表情況的不同長度有所變化，測線及測點布置情況如圖4所示．

圖4 高密度電阻率法測線及鉆孔位置

從三塘湖條湖三礦一號治理區(qū)最東緣南部邊界開始，G-4走向延東北-西南向展布，樁號依次遞增．該條測線與煤層走向基本垂直，可反映深部潛在煤層的傾向展布情況．G-5、G-6、G-7、G-8依次順連，位于一至四號治理區(qū)南部，方位均為西北-東南向，沿各治理區(qū)的走向線南側緩沖區(qū)邊界展布，各勘探線樁號由西北向東南依次遞增且與治理區(qū)內的M2煤層走向基本平行，位于煤線露頭南部下盤區(qū)域．G-9、G-10、G-11、G-12位于三塘湖條湖三礦治理區(qū)北側范圍內，順連沿著治理區(qū)緩沖帶走向展布，與G-5、G-6、G-7、G-8勘探線平行相對，測線方位、展布走向、樁號遞增情況與下伏勘探線保持一致．均位于露頭煤線走向以北的上盤區(qū)域內．G-13與G-14號勘測線相對平行，位于三條煤礦四號治理區(qū)南北兩側，方位西北-東南向，樁號由西北向東南依次由0～900 m遞增，但仍需部分勘探測線布設超出四號治理區(qū)規(guī)定范圍，符合高密度電阻率法的實際布設要求．

3.2 數(shù)據(jù)處理

野外數(shù)據(jù)采集工作完成后，對實測的電位和電流數(shù)據(jù)進行地形校正、坐標變換、去除畸變點等處理，選用質量較好、參考可信度高的數(shù)據(jù)進行視參數(shù)分級，分級方式選用五級制劃分四個界限．其優(yōu)勢在于：將剖面上各點的電極調節(jié)系數(shù)或相對電阻率劃分為不同等級，用不同符號或灰階（灰度）表示，便于獲得視參數(shù)異?；叶葓D．與其它方法相比，視參數(shù)等級剖面圖能更直觀、形象地反映地層位置的實際分布特征．當ρs(i)D4時，電阻率表現(xiàn)為高阻．

采用Res2dinv軟件對實測數(shù)據(jù)進行反演計算，獲取各條測量線的視電阻率剖面圖，其中：紅色色階代表高阻部分，藍色色階代表低阻部分[26-28]．結合工作區(qū)地層各巖性地球物理特征，第四系覆蓋層、松散堆積物及含煤地層的細粒粉砂巖等表現(xiàn)為高阻異常，呈暗紅色-鮮紅色；粉砂質泥巖、炭質泥巖表現(xiàn)為甚低阻，呈藍色；煤層表現(xiàn)為∠40?～∠60?傾角的中高阻異常（垂直走向剖面方向），呈橘紅色；而采空區(qū)為串珠狀的低阻異?；蚺c煤層產狀相似的低阻條帶異常，呈淡藍色．依據(jù)以上原則對反演剖面進行解釋，劃定了本次勘探的異常區(qū)．

4 資料的解譯

根據(jù)該區(qū)域初步勘察結果，結合所處的地質環(huán)境及該地段的采空區(qū)發(fā)育規(guī)律，推測其采空區(qū)可能出現(xiàn)的位置、地層巖性發(fā)育變化及水侵入等基本情況，所以在推斷時應結合實際調查情況，明確低阻區(qū)為可能存在的采空區(qū)．

1）由圖5中G-4剖面反演解釋結果可知，在測線240～350 m之間，深度39～70 m處存在一橢圓狀高阻區(qū)，推測應由巖性變化所致，即由松散沉積變?yōu)橹旅芊凵皫r；在540 m處，出現(xiàn)一高角度由地表向深部急傾的高阻-中阻串珠條帶狀異常帶，該電阻異常帶與煤層傾向基本吻合，傾角相似，故可推斷該異常帶為總體呈現(xiàn)中阻特征的可采煤層．

圖5 G-4、G-5剖面視電阻率-深度反演斷面圖

2）G-5、G-6、G-7、G-8勘探線布設的目的是探測治理區(qū)南側實施治理臺階工作面是否存在潛在塌方風險，進行超前預報；與治理區(qū)北側測線進行對照，總結地下含煤-不含煤地層在視電阻率圖的變化規(guī)律．

其中G-5、G-6、G-8三條剖線主要特征相似，電阻異常帶總體呈平緩層狀分布的特征較為明顯，深部電性特征極為簡單，表示三條剖面內深部地層穩(wěn)定展布，上覆低阻層，下部高阻基巖．G-5剖線的高密度測線并未完全平行于地層走向，故在某些樁號處出現(xiàn)些許波動，且在320 m樁號處即出現(xiàn)高密度測線與地層走向斜交，導致視電阻率出現(xiàn)局部上凸的異常現(xiàn)象；而G-6的電阻率層狀分帶性特征更為明顯，顯示地層產狀更為穩(wěn)定，并且延續(xù)性可信度更高，該剖面在40 m處淺部出現(xiàn)藍色低阻層，推斷為第四系松散堆積物，并呈現(xiàn)出多連續(xù)閉合同心環(huán)視電阻率特征，由地表剝蝕程度不同引起水侵面不一致，從而形成線狀分布的低阻現(xiàn)象；G-8勘探線在剖面線樁號200～720 m處甚淺部存在一延續(xù)性良好的高阻帶，且其下部為連續(xù)性極好的平緩低阻帶，推測為富集大量孔隙水的砂巖層．總體來看，該區(qū)域未發(fā)現(xiàn)塌陷區(qū)存在特征，巖層結構穩(wěn)定．

G-7剖面線電阻率異常帶與G-6剖面線深部高阻層連續(xù)展布略有不同，存在中心樁號320 m、中心樁號680 m兩處高阻區(qū)域及中阻連接區(qū)域，顯示樁號240～760 m之間深部地層巖性具有一定差異，且連續(xù)性一般，雖然未有塌陷區(qū)存在特征，但可能存在一定的地層層間破碎及斷裂斷層位移，如圖6所示．

圖6 G-6、G-7剖面視電阻率-深度反演斷面圖

3）G-9剖面反演結果顯示在樁號500～560 m區(qū)域、深度70 m以淺存在低阻異常，結合現(xiàn)場踏勘，該異常為地下塌陷所致．根據(jù)G-10、G-11、G-12、G-14勘探線的淺部煤層出現(xiàn)位置（空間坐標，埋藏深度）的視電阻率特征，確定下部煤層均具有采空區(qū)．通過G-11剖面成果圖，顯示在樁號為320～600 m范圍內垂向上可見高-低-高視電阻率分布特征，該特征與地層巖性具有良好的對應關系，如位于低阻層上下兩側的高阻異常層可能為煤層頂?shù)装宓姆凵皫r，故兩高阻層中間部位即可推斷為M2煤層所在位置；中部綠色圈閉的低阻帶呈明顯環(huán)帶狀，與G-10剖面線樁號320～900 m、深度60 m左右的環(huán)狀綠色區(qū)域特征十分相似，對比G-4未開采煤層的電阻率異常，認為該測線上相應深度出現(xiàn)煤層的低阻異常具有采空區(qū)的特征，故該異常位置可能為采空區(qū)存在部位．另外聯(lián)合G-10、G-11剖面線一并分析，兩次顯示的環(huán)帶圈閉低阻異常區(qū)在深度上基本相同，約垂深60 m左右，如圖7所示．

圖7 G-9、G-10、G-11剖面視電阻率-深度反演斷面圖

4）G-12剖面反演結果解釋該測線存在綠色串珠狀的低阻異常條帶，具體范圍為樁號320～600 m之間，由樁號320 m、深度約10 m處至樁號600 m、深度約85 m處結束，認為該位置可能為采空區(qū)存在部位的特征．由圖8可知，順連的G-14勘探線剖面上樁號350～500 m范圍、垂向60 m深度處，出現(xiàn)一緩傾的綠色-墨綠色圈閉低阻環(huán)帶，推斷可能為采空區(qū)所在區(qū)域；剖面上樁號640～800 m范圍內、垂向80 m深度至淺區(qū)域存在低阻異常區(qū)域，與煤層所在位置的部分采空區(qū)較為近似，但根據(jù)現(xiàn)場地質背景分析，該區(qū)域的淺部低阻層可能是由低阻的不含煤地層組成．因此，該范圍內存在一定程度塌陷的風險，巖層結構可能會不甚穩(wěn)定，需要作出超前預報，聯(lián)合G-10、G-11、G-12、G-14剖面線合并為一個預防塌陷的警戒區(qū)域．

圖8 G-14剖面視電阻率-深度反演斷面圖

在G-9、G-10、G-11、G-12測線上共設4個鉆孔點位，鉆孔孔深誤差校正結果均滿足實驗要求，鉆孔數(shù)據(jù)均達標．所有點位均反映地層內部存在地下空區(qū)及縫隙等特征．與電法測得結果具有高度的一致性，其結果也側面反映該方法的可行性與實用性．相關數(shù)據(jù)如表2所示．

表2 鉆探驗證采空區(qū)的位置

通過鉆孔工程分析掌握區(qū)內地質構造的賦存發(fā)育狀況，對地層穩(wěn)定性作進一步控制和評價，利用電法勘探與鉆探相結合的方法，證實區(qū)內采空區(qū)、相關煤層產狀及巖性特征等情況，符合該區(qū)域煤礦開采遺留下的地質現(xiàn)狀．

由此可見，高密度電阻率法對于采空區(qū)的識別行之有效，剝蝕程度和水侵面的不一致可能導致低阻異常區(qū)．該方法不能有效區(qū)分采空區(qū)內部巖層間破碎、孔隙和斷裂、斷層之間的差異，只能反映該區(qū)域的高阻異常帶，孔隙和斷裂、斷層之間的差異可能需要布置更為密集的電極距進行驗證．以反演結果為依據(jù)，結合地質地層、巖性及產狀等特征預測采空區(qū)范圍，如圖9所示．

圖9 預測采空區(qū)范圍

5 結論

1）通過高密度電阻率法結合前期調查材料，基本已查明鑫源煤礦礦區(qū)內主要煤層的采空區(qū)分布特征．該區(qū)域未采煤層的視電阻率為中高阻，采空區(qū)多呈藍色低阻環(huán)帶狀以及串珠狀特征，多數(shù)區(qū)域煤層上下具有兩高阻覆蓋層，出現(xiàn)高-低-高的視電阻率現(xiàn)象．

2）解譯出G-9、G-10、G-11、G-12、G-14五條高密度勘探線在60～70 m深度處均出現(xiàn)視電阻率環(huán)帶狀、串珠狀特征，判斷其測線范圍內均出現(xiàn)采空區(qū)．并且由高密度測線反演結果圖可知，G-5、G-6、G-8剖面地層視電阻率變化特征主要為上低下高，上部低阻為泥巖，下部高阻為粉砂巖，也顯示出地層具有良好的橫向穩(wěn)定性．

3）經鉆孔驗證，證實高密度電阻率法觀測精度高、采集范圍廣，在淺地層探測工程中有相當好的應用，能準確探明采空區(qū)、相關煤層產狀及巖性特征，為后期治理與評價提供一定的參考．