物探方法与钻探技术在采空区范围确定过程中相互验证分析

黄亚莉

（榆林市荣岩地质勘探有限公司 陕西榆林 719000）

物探方法与钻探技术在采空区范围确定过程中相互验证分析

黄亚莉

（榆林市荣岩地质勘探有限公司 陕西榆林 719000）

伴随工程检测技术的创新及发展，物理方法以及钻探技术在采空区域范围内得到了广泛性的运用。本文在研究的过程中将采空区区域作为技术研究的重点，对与之相关的物理技术以及钻探技术进行了系统性的探究，核心目的是通过技术的优化，实现勘探技术的相互验证，从而为勘探行业的创新发展奠定良好基础。

物探方法；钻探技术；采空区；相互验证

在社会经济运行及发展的过程中，煤炭资源呈现出大规模的开发及利用，这种开采形式在经济发展的基础上，造成了较为严重的环境问题。对于煤矿采空区域而言，由于其大面积的地表沉陷，会对地面建筑物、交通设施以及生活基础设施造成严重的影响，更为严重的会造成土地等采空区域的大面积沉陷，从而为矿区人们的生命及项目生产造成严重的威胁。因此，在现阶段采矿区域范围确定的过程中，工程设计人员应该将采矿区域的基本现状作为重点，进行事前勘探，认识到采矿区域的基本现状，减少塌方、突水等自然现象的发生，构建专业性的应急方案，从而为采空区域专业技术的运用提供有效的技术支持。

1 煤矿采空区的特点分析

1.1 地表连续形变的破坏

在煤矿采空区地质环境分析的过程中，由于地表采空区的连贯性，在开采深度较大的环境下，地表移动形变会在空间以及时间上发生一定的转变，最为具体的表现形式为地表移动。而在水平煤层中的矩形采空区域，最终移动的状态会直接位于采空区的上方，并呈现出椭圆形的变化。

1.2 地表非连续变形规律的破坏

①地表裂缝。在缓倾斜、中倾斜矿层施工的过程中，由于地表移动的外边缘会出现裂缝的可能，所以裂缝产生的宽度以及深度会与土质的结构有着紧密的关联性。对于塑性较大的黏土而言，通常情况下在发生拉伸形变超过6～10mm/m时，地表会出现裂缝的现象；而对于塑性较小的砂质粘土以及黏土砂土层，当地表拉伸形变达到了2～3mm/m时，会出现较小的裂缝现象。②台阶的设计。在倾斜煤层的状态下，当深层以及采厚层出现比值变化较大的状态，会对采空区造成塌陷的现象，对于这种范围较大的地域而言，其边缘会呈现多级台阶，从而为地表的稳定性造成影响。

2 物探方法与钻探技术在采空区范围确定中的技术分析

2.1 工作区域地球物理特征分析

在采空区域勘探技术运用的过程中，由于石炭纪砂泥岩会与地面形成明显性的波阻抗界面，会使采空区域形成波阻抗界面。而当出现地震波遇到岩石采空区域时，会使地震波的波速明显减少，而且，地震波振幅也大大降低。文章在研究的过程中，对浅层地震反射波法进行了系统性的分析：①施工的技术及方法：在浅层地震反射技术运用的过程中，主要是采用了人工激发的地震波弹性，并在介质不同的地层内保证传播的规律，而且，在地震学勘探原理分析中，不同介质以及地质体间存在着密度以及地震波速度差异的现象，从而为地震探测的物理技术提供了系统性的技术支持。②设备仪器的选择以及装备系统的选择。在某工程项目施工设计的过程中，使用了SE2404EP的综合性探测仪。③仪器设备及装置选择的技术分析。通过SE2404EP工程探测仪器的设计及分析，在工程施工的过程中，相关的勘探人员应该选择合理的技术参数，例如，工程项目中的通道数、采样率、采样长度、频带以及谐波失真的百分比等，通过对相关参数的合理分析，保证仪器设备运用的稳定性。④在数据处理及翻译的同时，应该采用地震记录进行滤波的处理，地震波在采空区反映处应该使用顶板反射技术处理，从而使地震波的频率不断降低。如某采空区地震波振幅分析中，其浅震剖面如图1所以，表明了采空区边界出现了同轴错段的现象。

图1 某工程其浅震剖面共炮点抽道集

2.2 电阻率的测深技术

①工作方法及技术探究。在电阻率探测技术分析的过程中，应该采用对称性的四级装置，例如，在某工程中测深设计中，最小极距AB/2=1.5m，最大极距应该为AB/2=50m，而在野外仪器使用的过程中，应该采用自动指电补偿的技术形式工作，通过重复性的技术观测，可以保证电流供电的稳定性。②资料推断的解释及技术分析。在工程标准施工及优化的过程中，由于采空区处于水位以上，所以在检测的过程中，电阻率会出现较高的现象，并形成一种曲线变化，通过该种技术的运用，可以为采空区勘探技术的优化提供稳定性的技术支持。

2.3 高密度电法探测技术

（1）高密度电法的概述。对于高密度电法的测量技术而言，应该根据水文、工程以及环境、电阻率计算方式等问题的分析，将底壳中岩石导电性差异作为基础，通过观测及研究人工建立的地中电流场，进行电流分布特点以及变化规律的分析，并在此基础上完善地质构造以及电性异常的合理分析。在高密度电法施工中实现了自动化以及半自动化的工程形式，通过这种技术的运用，具有成本低、工作效率高以及地质信息反映优势等特点，并为水文地质以及工程环境等进行了系统性的分析。

（2）高密度电法的特点。在高密度电法基本原理分析的过程中，属于一种直流性的电阻率施工技术，通过其技术的探究及运用，可以对常规性的电阻率检测方式进行弥补。因此，在工程以及环境地质调查分析中，常规性的电阻率检测技术的相关信息相对匮乏，而且，在高密度的电法工作存在着一次性的布设结果，通过程控式技术的分析，进行电阻率剖面的分析，如图1所示，高密度电法勘探技术示意图如图2所示。

图2 高密度电法勘探系统结构示意图

（3）在高密度电法直流电阻率分析的过程中，其基本的优势体现在以下几个方面：①通过在高密度电法运用中，一次就可以布设几十甚至是几百根的电极，而且，在测量的过程中也不用进行电极的更换，这种技术的运用，可以有效防止反复布极对系统造成的故障及干扰，在一定程度上减少了工程项目的测量误差，而且也提高了工作效率。②通过高密度电法直流电阻测量中，可以对多种电极的排列方式进行扫描，并在一定程度上获得相对丰富的地质信息。③通过对现场直流的分析，可以对剖面曲线的形态进行设计，而且，通过脱机处理也可以通过自动绘制及打印，提高电阻率勘探的智能化及现代化。④在电阻率测量技术运用中，具有低成本、高效率的工程施工标准，从而为工程勘测技术的优化提供系统支持。

3 结束语

总而言之，在现阶段煤矿采空区工程施工优化的过程中，通过勘探技术的优化，可以通过物理技术、钻探技术的运用，为勘探工程提供系统性的技术支持，并在此基础上完善煤炭勘探的经济化发展。文章在研究的过程中，将工作区域中的地球物力特征、电阻率测探技术以及高密度电法探测技术进行了系统性的分析，核心目的是通过技术的优化及创新，为煤炭行业的发展奠定良好基础。

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TD82

A

1004-7344（2016）18-0169-02

2016-6-15

黄亚莉（1986-），女，助理工程师，大专，主要从事煤田地质勘查工作。