雙頻激電法探測煤礦采空區(qū)的試驗研究.pdf

1、煤炭資源是我國主要能源之一，煤炭資源的大規(guī)模開發(fā)利用，在帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的同時，也給生態(tài)環(huán)境和人民的生命財產(chǎn)造成了一定損失。煤礦的地下開采，在地表形成的沉陷區(qū)，不但影響到當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)和生活，還制約了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，而且直接影響到煤礦與當(dāng)?shù)鼐用竦年P(guān)系，成為社會的不穩(wěn)定因素。 雙頻激電方法是由中南大學(xué)中國工程院院士何繼善教授20世紀(jì)80年代提出與實現(xiàn)的，是地球物理領(lǐng)域唯一的一種由中國人提出原理、由中國人發(fā)明儀器的方

2、法技術(shù)，在我國各地及國外得到了推廣，是一種頻率域地球物理勘探方法。雙頻激電法在我國找礦與找地水等方面的成功應(yīng)用，引導(dǎo)人們嘗試應(yīng)用在探測地下采空區(qū)。 本文首先概述了激發(fā)極化法的應(yīng)用研究現(xiàn)狀，對各種物探方法探測采空區(qū)的優(yōu)缺點進(jìn)行了對比分析，并提出了應(yīng)用雙頻激電法探測采空區(qū)的觀點。對采空區(qū)的形態(tài)特征及其視電阻率和視幅頻率特征進(jìn)行了初步分析，著重討論了其幅頻率特性，認(rèn)為當(dāng)?shù)叵旅簩颖徊煽蘸笃浼ぐl(fā)極化特性被削弱，幅頻率值降低，從而在高激發(fā)極

3、化特性區(qū)域形成了小面積的低激發(fā)極化特性區(qū)域，給出了采用雙頻激電法探測采空區(qū)的物理條件。由理論分析可知，不同規(guī)模的采空區(qū)視電阻率與視幅頻率特性是不同的：對于大面積采空區(qū)而言，其異常應(yīng)為高且寬范圍的視電阻率異常，和低且寬范圍的視幅頻率異常；而小窯采空區(qū)由于其分布較為凌亂，實際采空面積相對較小，對不充水的采空區(qū)而言，表現(xiàn)為高視電阻率特征，充水時則表現(xiàn)為低視電阻率特征，而幅頻率均表現(xiàn)為低視幅頻率特性的異常；對于古空區(qū)來說，因其開采時間長久，分布

4、無規(guī)律，實際采空面積較小，不充水的采空區(qū)應(yīng)為高視電阻率的特征，充水時表現(xiàn)為低視電阻率的特征，而幅頻率均表現(xiàn)出低視幅頻率特性的異常，但異常值較前兩種采空區(qū)異常值要小。其次本文將小窯采空區(qū)近似為球型或板狀體，給出了應(yīng)用雙頻激電法中間梯度裝置和偶極一偶極裝置探測小窯采空區(qū)，可能存在的幾種電性異常特征，并在已知小窯采空區(qū)進(jìn)行了實地探測試驗，經(jīng)數(shù)據(jù)整理與分析，所探測的采空區(qū)位置與煤礦提供的開采資料基本吻合，證明了應(yīng)用雙頻激電法探測煤礦地下采空區(qū)是