[發(fā)明專利]礦區(qū)老空水探測方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610144498.8
• 申請日: 2016-03-15
• 公開（公告）號: CN105785450B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃采倫;王靖;陳超洋;周博文;南茂元
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于地下水和地下空區(qū)的物探儀器和探測方法，尤其是一種用于礦區(qū)老空水的探測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

老空水是指老空區(qū)積水，老空區(qū)是礦產(chǎn)資源開采后形成的采空區(qū)、老窯和已經(jīng)報廢井的總稱。在上世紀(jì)80 年代，不少礦山均采用較為落后的“房柱式”或“巷柱式”的炮采方法，小窯、小煤礦星羅棋布，礦井開挖無設(shè)計、無圖紙、無記錄，小窯的采空區(qū)范圍和狀態(tài)都沒有詳細(xì)記錄和數(shù)據(jù)。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，這些老空區(qū)有些頂板已垮落，造成地表塌陷；有些頂板尚未垮落，從地表看不到老空區(qū)存在；有些老空區(qū)已自燃，有些老空區(qū)正在著火；有些老空區(qū)已積水等等；上述問題必將為上下層及鄰近區(qū)域開采帶來重大的安全隱患。2010年3月28日13時40分，中煤集團(tuán)華晉焦煤公司王家?guī)X礦發(fā)生透水事故，造成153人被困井下，經(jīng)初步推斷就是由于掘進(jìn)過程中與原有老空區(qū)積水貫通所致，盡管救援非常成功，但造成的損失是巨大的，由此也造成了惡劣的社會影響。因此，老空區(qū)的探測已引起社會和礦山行業(yè)的高度重視。

以煤礦為例，煤層賦存于成層分布的煤系地層中，煤層被開采后形成采空區(qū)，破壞了原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)。當(dāng)開采面積較小時，由于殘留煤柱較多，壓力轉(zhuǎn)移到煤柱上，未引起地層塌落、變形，采空區(qū)以充水或不充水的空洞形式保存下來；但多數(shù)采空區(qū)在重力和地層應(yīng)力作用下，頂板塌落、形成冒落帶、裂隙帶和彎曲帶。這些地質(zhì)因素的變化，使得采空區(qū)及其上部地層的地球物理特征發(fā)生了顯著變化，主要表現(xiàn)為：1）煤層采空區(qū)冒落帶與完整地層相比，巖性變得疏松、密實(shí)度降低，其內(nèi)部充填的松散物的視電阻率明顯高于周圍介質(zhì)，在電性上表現(xiàn)為高阻異常；煤層采空區(qū)裂隙帶與完整地層相比，巖性沒有發(fā)生明顯的變化，但由于裂隙帶內(nèi)巖石的裂隙發(fā)育，裂隙中的充入空氣致使導(dǎo)電性降低，在電性上也表現(xiàn)為高阻異常；煤層采空區(qū)冒落帶和裂隙帶若有水注入，使得松散裂隙區(qū)充盈水分達(dá)到飽和的程度，會引該區(qū)域的電導(dǎo)率迅速增加，表現(xiàn)為其視電阻率值明顯低于周圍介質(zhì)，在電性上表現(xiàn)為低阻異常；這種電性變化為以導(dǎo)電性差異為應(yīng)用前提的高密度電法、瞬變電磁法和大地電磁法等方法的應(yīng)用提供了地球物理應(yīng)用前提。2）煤層采空區(qū)與完整地層相比，地層變得疏松，介質(zhì)的密度降低，同時使傳播于其中的地震波速度下降。而它不論被什么介質(zhì)所充填，在其邊緣部位都存在一個明顯的波阻抗反射界面，采空區(qū)內(nèi)介質(zhì)和圍巖介質(zhì)的波速存在明顯的差異；利用這一物理前提可探測煤礦老空區(qū)。目前煤礦老空區(qū)地面探測技術(shù)主要包括地球物理探測法和鉆孔鉆探法。鉆孔鉆探法作為一種最為直觀的探測方法，具有探測精度高的優(yōu)勢，但鉆孔鉆探畢竟只是“一孔之見”，且工程量大、進(jìn)度慢、控制范圍小的缺點(diǎn)也顯而易見。因此，煤礦老空區(qū)地面探測往往采用以地球物理探測方法為主，鉆探驗證為輔的技術(shù)方法。