TEM在山西晋城煤矿采空区探测中的应用

　　摘 要 随着国民经济发展，煤炭需求量不断提高，煤矿采空区也不断增多。煤矿采空区危害严重，本文利用瞬变电磁法（TEM）探测勘探区的采空区分布范围，对以后的该区的采空区灾害防治打下基础。 

　　关键词 瞬变电磁 采空区 

　　1 引言 

　　采空区的垮塌会造成地面下沉、裂缝，毁坏耕地、建筑物等设施，破坏生态环境。故在采空区坍塌引起地表沉陷以前，利用地球物理勘探方法对采空区域进行勘探和评价，并提出适宜的防治措施有良好的经济效益和社会效益。瞬变电磁法尤其在探测煤矿地下采空区，岩溶陷落柱和断层方面，有着明显的效果。故本文采用瞬变电磁法来勘探该地区采空区分布 

　　2 地质概况 

　　勘探区地貌为西北高，东南部较低，东南部全部被黄土覆盖，西北部、北部有二叠系下、上石盒子组地层出露。盘区地表有许多冲沟，形态如树枝状，属黄土丘陵地形。勘探区煤系地层基底为奥陶系中统灰岩，出露及钻孔揭露地层由老到新依次为奥陶系中统、石炭系、二叠系、第四系。 

　　勘探区由上之下主要含水层具体情况为：第四系含水层主要为孔隙潜水和滞水，含水性强；K2石灰岩含水层多为岩溶、裂隙水，含水性弱；奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层为岩溶承压水，含水性强。采空积水主要指九号煤和十五号煤小煤窑采空低洼积水。总体水文地质条件中等，主要是地表水、上部三、九号煤采空区积水（包括老窑积水）等严重影响下部十五号煤层开采。 

　　3 TEM探测采空区有效性 

　　由图1可见，在纵向上表现为HA型曲线，完整的反映了从地表新生界到奥陶系地层的电阻率变化特征。煤层在TEM视电阻率曲线反映的位置在中阻向高阻过渡的区域。而采空区的反映位置较煤层的位置宽泛，原因是由于采空区的塌陷所形成的电阻率变化带较煤层的影响范围大。由于工区内煤层埋深在160米—360米，故采空区解译应以低阻为主要特征，在形态上表现为向下弯曲的局部异常，范围的大小与采空区的大小成正变关系。图1下部的红色网格框为已知的采空区的范围，在200点到300点形成一个低阻范围，异常很明显与旁边的背景形成明显的低阻局部异常，推断该异常为采空区所引起。该异常范围较甲方提供的范围小。同样在480点到700点之间也形成了一个低阻范围，在480点附近形态有向上弯曲的趋势，应该为未采段，这也与甲方提供的采空区范围相对应（460点到500点段没有采空区），而低阻异常范围较甲方提供的采空区范围小。从理论讲，该试验线由于煤层底板低，水渗流到采空区后，应向该位置集中，故其应以低阻异常为特征，实测结果证实了该推断。 

　　4 勘探结果 

　　如图2所示，推测采空区分布在工区南部、东南部和东北部和西北部，编号分别为9c-1～9c-7。后期在同一勘探区进行三维地震勘探，勘探推测采空区与TEM推测采空区吻合较好。 

　　图1：视电阻率断面图及推断采空区 图2：推测采空区分布范围 

　　5 结语 

　　在此区域勘探施工之前，进行了大量的试验性工作，诸如工作频率，线框大小，供电电流，叠加次数，采样延迟等，选取了工作区域内采集效果最可靠的参数。在参数设置选择好后，在已知采空区进行了有效性试验，试验结果和实际基本吻合，方法选用合理、技术手段先进、野外试验充分、施工方法和技术措施得当、数据处理精细，取得了可靠、高质量的基础资料。在此基础上，对资料进行了反复分析解释，取得了丰富的地质成果，完成了期许的各项地质任务。 

　　参考文献 

　　[1] 王树威.小煤窑采空区综合探测技术的应用研究[D]；西安科技大学；2012年. 

　　[2] 蒋博.瞬变电磁法在地下空穴探测中的试验研究及应用[D]；郑州大学；2013年. 

　　[3] 杨建军，吴汉宁，冯兵，陶虎生.煤矿采空区探测效果研究[J]；煤田地质与勘探；2006年01期. 

　　[4] 鲁新便，田春来，李貅.瞬变电磁测深法在大地电磁测深曲线静校正中的应用[J]；石油物探；1995年01期.