高密度電法在采空區探測中的應用

魯文娟（新疆維吾爾自治區有色地質勘查局地球物理探礦隊　烏魯木齊　830011）

?

高密度電法在采空區探測中的應用

魯文娟
（新疆維吾爾自治區有色地質勘查局地球物理探礦隊烏魯木齊830011）

摘要此次工作為保證工作區內在建房屋的安全性，投入高密度電阻率法查明工作區內采煤巷道、采空區、殘余煤層的空間分布情況。結合鉆探驗證，表明高密度電阻率法在淺部采空的調查中有經濟、快速、準確的優勢。

關鍵詞高密度電阻率法采空區調查

工作區采煤歷史悠久，地下采空區遍布，部分區域地表甚至出現坍塌現象，由于形成時間較早，且大都缺乏資料。在工作區西南部發現一個巷道出露，經研究表明為歷史上的采煤巷道。施工方為保障在該區域建筑物的安全，必須查明工作區內的采空區及殘余煤層的空間分布情況。

為查明工作區采空區的分布情況，經實地調查以及資料的收集，確定工作區煤層的埋深并不深，那么采空區的位置埋深亦不會太深。為經濟且高效的完成任務，確定采用高密度電阻率法進行探測。工作區內主要為第四系砂巖、泥巖等，地下水埋藏較淺。

1　高密度電法

高密度電法兼具剖面法與電測深法的效果，并具點距小、數據采集密度大、能直接反映基巖起浮狀態的特點，高密度電法測量的二維地電斷面能較直觀地反映基巖界線基巖構造，能夠了解與圍巖存在電性差異的斷裂構造的發育情況。

本次工作采用重慶奔騰數控所產WGMD-3型高密度電法測量系統。

根據不同的電極排列順序和測量方式，可分為不同的裝置方式，本次勘察使用裝置為：L1線點距為10 m、L2線點距為5 m；電極數按場地實際情況定、排列按場地實際情況定，滾動覆蓋，AMN裝置見圖1。

圖1　AMN裝置示意圖

AMN裝置測量時，A不動，M、N逐點向右同時移動，得到一條滾動線；接著A、M、N同時向右移動一個電極，A不動，M、N逐點向右同時移動，得到另一條滾動線；這樣不斷滾動測量下去，得到平行四邊形斷面。

2　地球物理前提

根據實地調查及前期建筑物開挖情況，發現測區內地表及地下分布的主要為砂巖、泥巖等，而地下水位較淺，發現的采煤巷道內已完全充水，采空區在電阻率斷面中應表現為低阻；含水較大的砂巖、泥巖等電阻率亦較低，約為幾十Ωm到100 Ωm左右；含水煤層的電阻率相對較高，為100 Ωm到200 Ωm左右。

故地球物理前提相對充分，主要關注低阻及高阻區域。

3　主要異常

⑴L1線位于測區西南部，走向北西方向。

①L1-1表現為局部高阻，異常陡直、垂直向下，異常中心電阻率70 Ωm，在測線方向為220～240 m，頂板深度AO=60 m，深度按50%AO計算為30 m，一直延伸底部。

②L1-2表現為局部高阻，成橢圓狀，異常中心電阻率80 Ωm，在測線方向為320～370 m，頂板深度AO=60 m，深度按50%AO計算為30 m。該異常剛好與L6線相交，與L6-2異常吻合較好。

③L1-3表現為局部低阻，異常陡直、垂直向下，異常中心電阻率16 Ωm，在測線方向為370～400 m，頂板深度AO=35 m，深度按50%AO計算為17.5 m，一直延伸底部。

④L1-4表現為局部低阻，異常陡直、垂直向下，異常中心電阻率11 Ωm，在測線方向為440～450 m，頂板深度AO=110 m，深度按50%AO計算為55 m，一直延伸底部。

根據該區煤層的分布情況、以往的工作情況及地下水情況，認為L1-3、L1-4可能為完全為水所填充的采空區。

⑤L1-5表現為局部低阻，異常陡直、垂直向下，異常中心電阻率11 Ωm，在測線方向為260～270 m左右，頂板深度AO=130 m，深度按50%AO計算為65 m，一直延伸底部。

⑥L1-6表現為局部低阻，成橢圓形，并且北西向未封閉，異常中心電阻率6 Ωm，在測線方向為460～530 m，頂板深度AO=90 m，深度按50%AO計算為45 m，一直延伸底部。由于東面上部情況未知，若上部為高阻覆蓋，也可能為采空區。

圖2　工作區L1線剖面電阻率擬斷面圖

⑵L6線位于測區北部，走向南西方向，與L1北部相交。該剖面主要圈定L6-1、L6-2兩個高阻異常。

①L6-1表現為局部高阻，異常成橢圓形，異常中心電阻率90 Ωm，在測線方向為130～155 m，頂板深度約為AO=10 m，深度按50%AO計算為5 m，一直延伸AO=45 m。

②L6-2表現為局部高阻，異常成橢圓形，異常中心電阻率100 Ωm，在測線方向為190～220 m，頂板深度約為AO=40 m，深度按50%AO計算為20 m，一直延伸底部。與L1-2異常吻合較好，為該地質體的兩個垂向面的反應。推斷為煤層引起。

圖3　工作區L6線剖面電阻率擬斷面圖

4　結論

根據以上推斷，在L1線340 m處（L1-2異常）布設驗證鉆孔，在40 m左右發現煤層，含煤量不高；在L1線380 m處（L1-3異常）布設驗證鉆孔，在22 m左右發現采空區，而且采空區內完全被水填充，基本與推測完全吻合，L1線445 m處（L1-4異常）布設驗證鉆孔，并無明顯的采空區，只是含水量增加，為不良地質體引起。

本次調查高密度電阻率法探測有效深度在60 m以內，深部地層視電阻率的探測需要增大電極間距和供電功率。本次采空區調查的成果表明，高密度電阻率法輔以適當的鉆探工作可以快速準確地查明特定區域范圍內地下淺部采空區的空間分布情況，節省投入。

參考文獻

［1］張勝業，潘玉嶺.應用地球物理學原理［M］.武漢:中國地質大學出版社，2004.

［2］邱向榮.巖溶塌陷穩定性的灰色模糊綜合評判［J］.水文地質工程地質，2004，31（4）.

收稿：2016-01-08

DOI:10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.03.009