高密度电法在探测煤矿地下采空区中的运用分析

（河北省煤田地质局物测地质队 河北邢台054000）

（河北省煤田地质局物测地质队 河北邢台054000）

煤矿的复杂性和特殊性决定着其探测工作具有一定的难度。高密度电法自身具有准确度高、易操作等优点，随着煤矿地下采空区探测活动中问题的出现，人们开始将高密度电法应用到其中。本文从高密度电法的原理入手，对高密度电法在探测煤矿地下采空区中的运用进行分析。

高密度电法探测煤矿地下采空区

0 前言

工业化发展建立在消耗矿产资源的基础上。随着工业化发展进程的加快，矿产资源的开发程度逐渐提升。目前，我国煤矿地下采空区并没有得到合理的处理，这些地下采空区能够引发相关地质灾害，因此，运用有效的方法对煤矿地下采空区进行探测具有一定的必要性。

1 地球物理探测法

1.1 地球物理探测法的种类

在煤矿地下采空区的探测工作中，常用的地球物理探测法主要包括瞬变电磁法、可控源音频大地电磁以及高密度电法等。与其他地球物理探测法相比，高密度电法具有对实际工程无破损、精确度高、便于操作等优点。因此，高密度电法在煤矿地下采空区中的应用变得越来越普遍。

1.2 高密度电法

高密度电法是指根据探测目标的物理电性差异，结合施加给电场作用下的地质体传导电流的分布规律，将地质体的不同电阻率基本赋存情况合理推测出来。该方法的工作原理是地下不同介质的导电性存在一定的差异。高密度电法通过两个不同的供电电极向地下施加固定电流，选择两个适宜的测量点，将这两个测量点之间的电位差计算出来，通过电位差得出这两个测量点之间的视电阻率[1]。

2 高密度电法在探测煤矿地下采空区中的运用

本文以某矿区为例，对高密度电法在该矿区采空区探测中的应用进行研究和分析。

2.1 矿区地质条件

将某煤矿矿井和村庄之间的位置选为高密度电法的应用位置。测量地区的东部是山坡地，呈现较大的地形起伏，测量地区的中部和西部是农田，在测量地区中，还包含一定数量的陷落坑、排水渠、田坎等，该矿区地下采空区的裂缝宽度处于2-5cm之间，地质属于灰岩地质，煤层整体呈现倾斜状态。矿区中的大部分采空区都是沿着煤层的方向不断向前推进，当回采工作完成后，采空区即被废弃。矿区中用来完成煤输送的平巷通常是以2m为边长的正方形。充水巷道为低阻，煤层为中阻，灰岩层属于高阻，采空区属于特高阻。通过对矿区各处视电阻率值的测定，将矿区中不同地质体的分布情况反映出来。该测量区域的地质和物探测线布置如图1所示。

图1 测量区域地质和物探测线布置

2.2 运用高密度电法探测煤矿地下采空区

该测量区域1号剖面线和2号剖面线的高密度电法剖面图分别如图2和图3所示。所示影像图是由视电阻率转化而来的，该测量区域不同断面的影像图呈现出上低下高的特点，即该测量区域的视电阻率呈现上低下高的分布特点。就下部的视电阻率而言，较低的视电阻率值是由松散成绩层、风化层以及灰岩层引发的，就上部的视电阻率而言，其较高值是由农田反映出来的。在测量区域的剖面图影像中，存在一条异常的低阻条带，该条带即为测量区域中的断层。沿着南北向的断层线看，分布着多个陷落坑。在测量区域中，1号剖面线南端下方的视电阻率极高，高视电阻率值意味着1号剖面线南端存在裂陷带，高视电阻率值的分布范围就是该测量地区中地下采空区的范围。2号剖面线北端下方的视电阻率相对较高，表明煤矿地下采空区在2号剖面线上仍在持续分布；3号剖面线下方无明显高阻异常分布，这种现象表明煤矿地下巷道在该剖面线位置已经终止。上述结果表明，运用高密度电法可以将煤矿地下采空区的分布范围表示出来，与其他方法相比，高密度电法的应用具有较高的有效性[2]。

图2 1号剖面线高密度电法剖面图

图3 2号剖面线高密度电法剖面图

3 结论

未经合理处理的煤矿地下采空区会引发一定的安全隐患，因此进行煤矿地下采空区探测具有一定的必要性。与其他地球物理探测法相比，高密度电法能够将煤矿地下采空区、未开采区更加精确地判断出来，且该方法的应用操作更加便捷。

[1]刘海生.高密度电法在探测煤矿地下采空区中的应用研究 [D].太原理工大学,2006.

[2]张进国,徐新学.高密度电法在地下煤矿采空区探测中的应用 [J].西部探矿工程, 2004,08:65-66.

高密度电法在探测煤矿地下采空区中的运用分析

■刘芳

P631.3[文献码]B

1000-405X（2016）-10-292-1

刘芳（1981～），女，本科，物探工程师，中级职称，研究方向为地球物理勘探。