基于綜合物探技術的礦山采空區精確探測效果分析

李 岳

（山東省煤田地質局第二勘探隊，山東 濟寧 272000）

礦山采空區為誘發重特大事故的重要因素，易引發透水、坍塌、冒頂片幫等多種形式的災害，往往造成大量的人員傷亡和財產損失。礦山采空區事故隱患治理一旦不及時，部分礦山企業忽視采空區治理，特別是歷史遺留采空區得不到及時處理，會嚴重威脅礦山安全生產。由于礦山采空區安全問題已經成為影響一些地方經濟發展和社會和諧的重要因素。

因此，本文基于綜合物探技術的礦山采空區精確探測效果分析。綜合物探技術的本質就是將各類物探技術進行針對性的優化，鑒于各類物探技術基本上是互補的，可以將優化后的各類物探技術有效融合。主要依據不同的氣象、地下水監測、鉆孔位移計監測等對礦山采空區構造進行勘測。運用電子信息設備采集反饋數據，結合技術經濟指標，對礦山采空區精確探測效果進行分析及評價。

1 基于綜合物探技術的礦山采空區精確探測效果分析

考慮到影響礦山采空區穩定的因素主要包括地下水及巖體劣化，因此，基于綜合物探技術對礦山采空區的水文及地質進行精確探測，并對探測效果進行分析[1]。

1.1 綜合物探技術在礦山采空區的探測過程

礦山采空區的水文探測是運用綜合物探技術發展最快、應用最廣的技術。以水質的導電性為原理的自然電場法，金屬礦體的自然電場，主要與一定水文地質條件下的氧化還原作用有關。石墨化片巖和碳質頁巖容易產生類似的自然電位異常滲水帶也會由于巖石顆粒吸附負離子而形成自然電位異常。自然電場法在尋找金屬礦、煤以及在水文地質、地下熱源工作中都有一定的應用。它的優點是不需要供電電源、工作速度快、成本低、探測精準，可以有效防止礦山采空區事故頻繁發生。

礦山采空區的地質探測主要運用電磁法，礦山開采過程中坑道涌水嚴重威脅著礦山財產和人身安全。礦山水文地質調查是礦山地質勘探工作中的一項重要地質任務，瞬變電磁測深是目前礦山水文地質調查的主要方法。大多礦山水文地質調查的任務是查明區內工業礦山圍巖的賦水性、主要斷層的含水及導水性等問題。一些礦山淺部電阻率相對較低，電磁法應用難度相應較大。礦山地表大多較為復雜，河流和地表建筑嚴重地影響中心回線裝置瞬變電磁方法正常施工，采用內回線測量方法可以降低地表復雜環境影響。瞬變電磁法可以對礦山采空區地質結構全面掌握，根據相關數據進行定性分析，從而對災害進行有效預防。

基于綜合物探技術的將傳統的自然電場法及電磁法進行針對性的優化，并對優化后的物探技術有效融合。基于綜合物探技術的礦山采空區精確探測是危機礦山勘查研究的新技術，主要用于礦產資源和地下水資源的探測。通過陣列天然場與人工場相結合的大探測深度綜合物探技術具體探測流程，指的就是在同一時間各點同步測量，計算機同步錄入各點測量數據，整個過程均由計算機控制。這種排列既可對較大范圍空間實現密集覆蓋，又易于確立參照系，進行擬連續追索對比和精密發現突變現象和探測目標，保障在陣列所及的觀測點上同一時刻高質量地采集各測點數據。

1.2 綜合物探技術的礦山采空區精確探測效果分析

由于綜合物探技術可以利用連續加密測點的資料從而獲得連續的地質界面，因此在一個周期內，有信號的時間比上沒信號的時間所得的比例就是占空比。綜合物探技術的占空比一般是1：1。綜合物探技術精確探測的范圍主要取決于發射電流和發射線框面積，目前探測深度基本在2000m以內。為證明綜合物探技術在礦山采空區探測中的優勢，以礦山采空區DK28+675和DK29+650為測試點，通過色譜圖表示地勢高低，測試DK28+675和DK29+650的地下出水情況，并對探測效果進行分析。

測試結果如圖1、圖2所示。

根據圖1、圖2可明顯看出，綜合物探技術可以實現對礦山采空區的精準探測。不但可以測試出高風險地段，還可以根據承壓水沒出地面的情況探測出塌方變形區。而傳統的探測方法只能通過承壓水的狀態判斷高風險區域。

圖1 綜合物探技術在礦山采空區探測效果

圖2 傳統探測方法在礦山采空區探測效果

2 結語

綜上所述，礦山采空區的精確探測需要綜合物探技術體系來支撐，通過綜合物探技術與傳統探測方法的對比實驗，對礦山采空區探測過程及效果分析，明確了綜合物探技術的優勢。實現礦山采空區的精確探測是未來礦山采空區發展的重要方向，也是減少礦山地質災害的重要手段。