基于综合物探技术的矿山采空区精确探测效果分析

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基于综合物探技术的矿山采空区精确探测效果分析

李󰀁岳

（山东省煤田地质局第二勘探队，山东　济宁　２７２０００）

由于我国矿山采空区分布范围广及空间分布规律性差，对煤矿区的生产、人民财产安全和工程建设具有极大摘 要：

的安全隐患，容易诱发多起安全事故，精确的探测矿山采空区成为解决问题的关键。针对这一问题，提出基于综合物探技术的矿山采空区精确探测效果分析，通过探测过程及效果分析证明综合物探技术在矿山采空区精确探测中的应用是成功的，达到了精确探测的效果。

综合物探技术；矿山采空区；精确探测；效果分析关键词：

Ｐ６３１　　Ａ　　１００２－５０６５（２０２０）０１－００４４－２中图分类号：文献标识码：文章编号：

Analysis of accurate detection effect of mined out area based on comprehensive

geophysical exploration technology

LI󰀁Yue

（Ｔｈｅ　ｓｅｃｏｎｄ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｔｅａｍ　ｏｆ　Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｃｏａｌｆｉｅｌｄ　Ｇｅｏｌｏｇｙ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｊｉｎｉｎｇ　２７２０００，Ｃｈｉｎａ）

Abstract: Ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｗｉｄｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，　ｌａｒｇｅ　ａｍｏｕｎｔ，　ｓｔｒｏｎｇ　ｃｏｎｃｅａｌｍｅｎｔ，　ｐｏｏｒ　ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ，　ｐｏｏｒ　ｓｐａｔｉａｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ，　ｌａｒｇｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　ｓｐａｔｉａｌ　ｆｏｒｍ，　ａｎｄ　ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ　ｔｏ　ｐｒｅｄｉｃｔ　ｒｏｏｆ　ｃａｖｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｌｌａｐｓｅ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ＇ｓ　ｍｉｎｅ　ｇｏａｆｓ，　ｔｈｅｙ　ａｒｅ　ｍａｊｏｒ　ｈｉｄｄｅｎ　ｄａｎｇｅｒｓ　ｏｆ　ｍｉｎｅ　ｓａｆｅｔｙ　ａｎｄ　ｌｅａｄ　ｔｏ　ｍａｎｙ　ｓａｆｅｔｙ　ａｃｃｉｄｅｎｔｓ．　Ｉｎ　ｖｉｅｗ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｐｒｏｂｌｅｍ，　ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｔｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｉｎｅｄ　ｏｕｔ　ａｒｅａ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．　Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｅｆｆｅｃｔ，　ｉｔ　ｉｓ　ｐｒｏｖｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｔｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｉｎｅｄ　ｏｕｔ　ａｒｅａ　ｉｓ　ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｔｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ａｃｈｉｅｖｅｄ．

Keywords: ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；　ｍｉｎｅ　ｇｏａｆ；　ｐｒｅｃｉｓｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；　ｅｆｆｅｃｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ

矿山采空区为诱发重特大事故的重要因素，易引发透水、坍塌、冒顶片帮等多种形式的灾害，往往造成大量的人员伤亡和财产损失。矿山采空区事故隐患治理一旦不及时，部分矿山企业忽视采空区治理，特别是历史遗留采空区得不到及时处理，会严重威胁矿山安全生产。由于矿山采空区安全问题已经成为影响一些地方经济发展和社会和谐的重要因素。

因此，本文基于综合物探技术的矿山采空区精确探测效果分析。综合物探技术的本质就是将各类物探技术进行针对性的优化，鉴于各类物探技术基本上是互补的，可以将优化后的各类物探技术有效融合。主要依据不同的气象、地下水监测、钻孔位移计监测等对矿山采空区构造进行勘测。运用电子信息设备采集反馈数据，结合技术经济指标，对矿山采空区精确探测效果进行分析及评价。

1 基于综合物探技术的矿山采空区精确探测效果分析

考虑到影响矿山采空区稳定的因素主要包括地下水及岩体劣化，因此，基于综合物探技术对矿山采空区的水文及地质进行精确探测，并对探测效果进行分析[1]。1.1 综合物探技术在矿山采空区的探测过程

矿山采空区的水文探测是运用综合物探技术发展最快、应用最广的技术。以水质的导电性为原理的自然电场法，金属矿体的自然电场，主要与一定水文地质条件下的氧化还原作用有关。石墨化片岩和碳质页岩容易产生类似的自然电位

２０１９－１２收稿日期：

李岳，男，生于１９８３年，本科，工程师，研究方向：地球物理作者简介：勘探。

异常渗水带也会由于岩石颗粒吸附负离子而形成自然电位

异常。自然电场法在寻找金属矿、煤以及在水文地质、地下热源工作中都有一定的应用。它的优点是不需要供电电源、工作速度快、成本低、探测精准，可以有效防止矿山采空区事故频繁发生。

矿山采空区的地质探测主要运用电磁法，矿山开采过程中坑道涌水严重威胁着矿山财产和人身安全。矿山水文地质调查是矿山地质勘探工作中的一项重要地质任务，瞬变电磁测深是目前矿山水文地质调查的主要方法。大多矿山水文地质调查的任务是查明区内工业矿山围岩的赋水性、主要断层的含水及导水性等问题。一些矿山浅部电阻率相对较低，电磁法应用难度相应较大。矿山地表大多较为复杂，河流和地表建筑严重地影响中心回线装置瞬变电磁方法正常施工，采用内回线测量方法可以降低地表复杂环境影响。瞬变电磁法可以对矿山采空区地质结构全面掌握，根据相关数据进行定性分析，从而对灾害进行有效预防。

基于综合物探技术的将传统的自然电场法及电磁法进行针对性的优化，并对优化后的物探技术有效融合。基于综合物探技术的矿山采空区精确探测是危机矿山勘查研究的新技术，主要用于矿产资源和地下水资源的探测。通过阵列天然场与人工场相结合的大探测深度综合物探技术具体探测流程，指的就是在同一时间各点同步测量，计算机同步录入各点测量数据，整个过程均由计算机控制。这种排列既可对较大范围空间实现密集覆盖，又易于确立参照系，进行拟连续追索对比和精密发现突变现象和探测目标，保障在阵列所及的观测点上同一时刻高质量地采集各测点数据。1.2 综合物探技术的矿山采空区精确探测效果分析

由于综合物探技术可以利用连续加密测点的资料从而获得连续的地质界面，因此在一个周期内，有信号的时间比

44世界有色金属 2020年 1月上

M测绘技术

上没信号的时间所得的比例就是占空比。综合物探技术的占空比一般是1：1。综合物探技术精确探测的范围主要取决于发射电流和发射线框面积，目前探测深度基本在2000m以内。为证明综合物探技术在矿山采空区探测中的优势，以矿山采空区DK28+675和DK29+650为测试点，通过色谱图表示地势高低，测试DK28+675和DK29+650的地下出水情况，并对探测效果进行分析。

测试结果如图1、图2所示。

根据图1、图2可明显看出，综合物探技术可以实现对矿山采空区的精准探测。不但可以测试出高风险地段，还可以根据承压水没出地面的情况探测出塌方变形区。而传统的探测方法只能通过承压水的状态判断高风险区域。

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图2󰀁󰀁传统探测方法在矿山采空区探测效果

2 结语

综上所述，矿山采空区的精确探测需要综合物探技术体系来支撑，通过综合物探技术与传统探测方法的对比实验，对矿山采空区探测过程及效果分析，明确了综合物探技术的优势。实现矿山采空区的精确探测是未来矿山采空区发展的重要方向，也是减少矿山地质灾害的重要手段。图1󰀁󰀁综合物探技术在矿山采空区探测效果

[1]󰀡蒋丽丽.关于物探数据处理与解译的几点认识——“老矿山物探技术研

讨班”学习心得[J].地质与资源,2017,26(03):317-322.

[2]󰀡黄正均,张英,任奋华,张磊,黄志安.多手段物探技术在露天矿山边

坡地质勘探中的应用[J].中国矿业,2019,28(01):129-134.

（上接43页）

所以本次测量工作，在矿区内选定埋石DW01、DW02、DW03三个点。采用三台南方静态S86T型接受机，分别在DW01、DW02、DW03三个点静态观测六小时以上，将静态数据送到国家测绘局大地测量数据处理中心，按D级精度进行解算，提交国家2000坐标系，1980西安坐标系和1954年北京坐标系，高程采用1985国家高程基准。本矿区采用DW01、DW02、DW03为控制测量起算数据（如图1）。本次控制测量采用由高级到低级逐级布网的原则。

本次数据解算：基线解算以双差固定解作为最终结果，双差固定解的可靠性由以下两项指标来判别，即固定解的单位权中误差（Rms）和整周模糊度检验倍率（Ratio）。Rms必须首先符合要求。在三维无约束平差确定的有效观测量基础上，以已知点作为强制约束的固定值，进行二维网约束平差得相应二维平面坐标。（2）工程测量及地质点测量，本次工程点测量主要分为探槽、平洞口、剖面线，严格按照测量规范在探槽端和平洞口用木桩和钢钉作为标记，剖面线在特征点处用竹片进行了标注，并且用RTK进行了精确的测量。

西藏高原在海拔超过4500m雪线的地方返工人力代价是

相当重要的，多跑一遍线就多一份危险。②碎部工程点测量的时候，如本次的平峒口、露头、钻孔终孔测量等，只需一手拿移动天线就可以了，在实地悬崖、陡坡等困难地方完全可以用另一只手扶树等，而全站仪又多一个因素及通视和镜头必须照着仪器的方向等，无形中多了注意难度。③由于RTK是全天候作业，有几次由于侧区离散测到天很黑的时候下山，这也是光学仪器和全站仪难做到的地方。④天气影响因素，西藏高原十里不同天，只要天空有云层过境就要下雨，由于山脉很大所以很难做到及时跑下山避雨，所以只要不是雷阵雨或冰雹等恶劣天气，RTK都满足了测量的条件，这也是全站仪无论是雨水视线模糊还是防水方面等很难做到的。

因此通过本次实例的验证，RTK在实际中确实给测量人员印象深刻，尤其在个别领域RTK必将代替全站仪等经典光学仪器，所以希望本文的论述及RTK测量的普及能给大家在决策上优化资源，项目生产上带来实际的帮助。3 结语

通过对比分析发现，RTK在矿山上的应用确实有好多

“过人”之处，尤其在本次工程中节省了好多：①如在剖面测量的时候，通过RTK手簿可以实时的查询点在不在线上，或者点到线上的距离是否满足规范要求，避免了用全站仪测量点不在线上又不能及时发现的返工的风险，同时

[1]󰀡王爱朝.GPS动态定位的理论研究[D].武汉：武汉测绘科技大学，

1995.

[2]󰀡吴北平.GPS网络RTK定位原理与数学模型研究[D].武汉：武汉大学，

2003.

[3]󰀡地质矿产勘查测量规范GB/T󰀡18341-2001.[4]󰀡《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T18314-2009.

[5]󰀡王广运,国秉义,李洪涛.差分GPS定位技术与应用[M].北京：电子

工业出版社，1996.

2020年 1月上 世界有色金属45