资源整合矿井防治采空区积水应用范文

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摘要：

采空区水害防治是矿井水害防治的重中之重。利用瞬变电磁法对老采空区积水进行探测能有效地查明积水区范围，对预防矿井重大水害事故发生，实现煤矿的安全开采有重要的意义。根据工作区域地质条件，分析视电阻率断面图，探测出煤矿采空区以及积水区的位置及范围。

关键词：

瞬变电磁法；防治水；积水区；视电阻率

山西长河煤矿依据山西省政府相关文件，将周边3个煤矿进行兼并重组，由于这些煤矿早已关闭并形成大量积水区，给长河煤矿安全生产带来安全隐患。因此，查清3个资源整合矿井老空积水情况对长河煤矿安全生产具有非常重要的意义。

1地质概况

长河煤矿地层较平缓，倾角一般在3°～5°之间，局部7°～10°。井田内主要地层有奥陶系中统上马家沟组、石炭系中统本溪组、石炭系上统太原组、二叠系下统山西组、二叠系下统下石盒子组、二叠系上统上石盒子组。岩性主要为砂岩、泥岩、灰岩及煤层组成，其中，主采3煤位于二叠系下统山西组，埋深约310m。

2勘查方法

瞬变电磁法用于探测煤田地下水已有多年，取得了良好的效果，技术逐渐趋于成熟。本次瞬变电磁法数据采集采用美国ZONGE公司研发的GDP－32II电法工作站，信号发射采用配套的GGT－30大功率发射机。瞬变场的装置选择同点装置的大定源内回线形式进行施测。瞬变电磁勘探测线垂直构造走向成东西向布置以获取最佳的地电响应。测网密度为20m×20m，均匀覆盖全区。

3数据处理

TEM勘探野外采集的数据为感应电动势，将感应电动势转换为视电阻率，并绘制衰减曲线（见图1左）。衰减曲线难以看出地电断面结构，此次以ρτ、hτ为参数构制了沿测线和沿测点的视电阻率（ρτ）拟断面图（见图1右）。从各测线视电阻率（ρτ）拟断面图上可以看到沿测线断面方向上的视电阻率及电性分布特性，在视电阻率顺层综合切片图上可以看出目标层对应深度的视电阻率及电性分布位置与强度，再结合地质资料、含水层视电阻率值的大小及层厚和埋深等因素，解释采空区异常范围。

4资料解释

通过分析已知，钻孔资料与TEM曲线的对应关系，结合不同岩层视电阻率值及层厚和埋深等因素，解释区内第四系、煤层顶底板富水性及奥陶系灰岩含水层的富水情况，划分、圈定富水区与采空异常区范围。

4．1一维曲线特征分析通过已知钻孔ZK1孔旁瞬变资料分析，得到本区电性和地层的对应关系（见图2）。从图2可以看出，转换曲线总体先下降后抬升，首支下降斜率较陡，与钻孔揭露基岩顶部泥砂岩互层段对应；而后平缓段揭露岩性为细粉砂岩；中段呈高角度上升，钻孔揭露为该段岩性主要为砂岩、灰岩及煤层；尾部视电阻率明显增大，说明已穿透煤系地层，进入下覆奥灰地层，转换曲线总体形态与地层电性吻合。

4．2二维视电阻率断面特征分析在电阻率断面图上（图3），视电阻率值呈横向变化小、垂向似层状分布的特点，若地层中有断层、陷落柱、褶皱构造分布，或富水区分布及含、导水构造控制的情况下，断面图上电阻率等值线则表现为扭曲、圈闭、变形或密集条带状分布等。根据等视电阻率断面图所反映的电性层分布特征，以已知钻孔对地电层位的标定结果为依据，结合工作区内的地质情况与岩层地球物理特征，本次将工作区内各测线反演电阻率断面自上而下大致划分为四组电性层：第一组电性层为第四系地层，包括黄土及砂砾层，其视电阻率相对较高，约为100～300Ωm；第二组电性层为二叠系上、下石盒子组，包括粉砂岩、中－细粒砂岩、泥岩，其视电阻率相对下覆地层较小，约为20～60Ωm；第三组电性层反映为主要含煤地层，视电阻率约为30～45Ωm；第四组电性层反映为奥灰岩地层，视电阻率大于45Ωm。视电阻率变化特征为：在纵向上电阻率随深度加深先减小后增大；在横向上视电阻率基本呈水平层状，反映了地层层状分布的特点，局部地段出现高角度的低阻梯度带结构及高阻和低阻等值线绕曲特征，结合已知资料分析，图3中椭圆圈定范围为3煤采空区所致。

5解释成果

根据各测线断面图视电阻率等值线变化幅度并结合已知资料，推测3煤分布采空区3块。经分析认为，采空区范围内低阻值区是积水的电性反映，结合已知资料，圈定了采空区积水范围。

6结论

瞬变电磁法对煤矿采空区的探测具有独特的优势，给煤矿生产和规划提供可靠的地质资料，为煤矿安全生产提供技术保障。通过瞬变电磁法查明了关闭小煤矿的积水区范围，并通过采出量计算出老空区积水量，指明了矿井防治老空水的重点区域，对整合后的矿井防治水工作、杜绝重大老空水事故的发生意义重大。

作者：张志强 向虎 单位：山西晋煤集团沁秀煤业有限公司 四川省煤田地质工程勘察设计研究院