青海省有色地质矿产勘查局地质矿产勘查院 青海西宁 810007
摘要：随着人们采石采矿等活动的日益增多，破坏了原有地层的结构，极大地影响了采空区稳定性。当在采空区进行工程项目建设时，由于原有地层的稳定性受到破坏，极易发生重大安全事故和地质灾害。在山西某煤矿地质灾害勘查过程中，通过综合物探勘查技术，迅速、准确的掌握采空区的信息，并充分了解采空塌陷区的破坏位置、范围及发展趋势，为地质灾害治理做好坚实的准备工作。本文就当前主流的物探方法进行综合探究，分析了不同情况下的物探方法应用，希望对相关工作者提供一定的指导作用。
关键词：物探方法；采空塌陷区；地质灾害
我国作为世界上最大的能源产地之一，在长期粗放式能源开采过程中，对开采区的地层结构造成极大破坏，经常引发大规模地质灾害发生，给国民经济和人民生命财产造成了极大损失。由于施工项目经过山西某煤矿采空塌陷地质灾害区，对采空塌陷区进行科学的地质灾害勘查工作，能够最大程度上避免地质灾害的发生。由于采空塌陷区地质条件复杂，单一物探方法不能勘查出精确的结果，因此需要综合物探技术确保勘查结果的科学、准确。
一、综合物探方法在地质灾害勘查中的特征
地质灾害特征主要有三点:第一，物探方式应用到地质灾害的勘查工作中，主要是利用地下介质层的密度、弹性、放射性等一系列的物性差异对地质灾害进行机理研究的，地层通常情况下会呈现出一定的完整特性和成层特性，在不同区域中同一个地层的电性差异也会发生明显的变化，同时在顶板和底板以及煤层岩性结构的共同作用下，就会形成比较稳定的阻抗界面;第二，在已经开发的地层结构中，其空间结构中出现了连续性的突破情况，一旦采空区域被空气和对应的坍塌物资进行填充后，就会使得采空区域的电阻率明显升高;第三，采空区域是段系发育过程，非常有助于氡气聚集，在采空区域上方的覆盖层里面就可以轻松检测到氡气值域的变化范围，有效的反映出地下地质环境中出现的变化情况，指示煤矿采空区域的塌陷等情况，降低地质灾害的影响效果。
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二、综合物探方法概述
2.1瞬变电磁法
在物探方式研究过程中，最常见的物探方式就是瞬变电磁法，作为一种时间域电磁感应法，瞬变电磁法借助不接地回线与接地线源，于采空区向地下发送一次脉冲场，进一步的，要在一次脉冲磁场的间歇期间内，借助回线或电偶极继续接受二次场。然后，借助接收到的二次场，综合物探的技术人员能够分析其“衰减曲线”的属性和特征，并以此为基础，进一步判断地质体的电性、规模以及产状等情况。该物探技术属于“纯二次场”的测量技术，和普通的电法勘探不同，它在地质体反应方面更加灵敏，纵横向分辨率更高，勘察效率与准确度都明显优于传统方法。
2.2高密度电阻率法
这种物探方式也被称为是直流电阻率法，是一种阵列式电阻率测量方法，其基本原理与常规电阻率法完全相同。在实际应用过程中，主要是利用地下介质里面的导电线差异通过向地下提供直流电来运用点阵方式进行安排和布置，在采样观察和研究分析过程中，能够准确分析出来电场空间的分布规律，进一步利用实际测量电阻率大小和断面的截断状况进行分析研究和计算处理，从而获取准确的检测数据，得出准确的检测结果。与常规电阻率法相比，高密度电阻率法具有以下优点：１）具有高密度（小电极距，一般1~10ｍ）、多道（一个排列60-120根电极）、高效（一次布设完所有电极，自动改变电极距，由浅入深自采自存）；２）数据的采集和收录全部实现了自动化，采集速度快，避免了由于人工操作所出现的误差和错误；３）可以实现资料的现场实时处理和脱机处理，根据需要自动绘制和打印各种成果图件。
2.3地震反射波法
地震勘探主要采用反射波法，利用地质体具有不同的密度和不同的地震波传播速度，人工激发产生的地震波传播到波阻抗大小不同的地质体界面时，引起地震波场发生变化，从而产生地震波反射。当地震波遇到断层、采空区、溶洞时，可使地震记录上反射波组变弱、缺失、紊乱或形成绕射波，在断层上下盘反射波到达时间不一致形成错动，从而揭示断层或地质体的存在位置。地震数据处理是用计算机对野外所取得的原始地震资料进行一系列的处理，是浅层地震反射勘探的一个重要环节，如对原始资料进行滤波、校正、叠加等，取伪存真，最终得到能反映地下构造形态和含有岩性信息的高分辨率反射时距剖面，以供后阶段的地震资料解释使用。
2.4氡元素法
在矿产开采工作进行的过程中，氡元素往往要向采空区转移，并最终在采空区聚集到较大的密度。这样一来，地表和采空区之间会出现一个独立的“氡异常区”。以这一区域为基础，借助科学的测量，可以计算得出地表中氡元素的含量。这样一来，对明确和圈定采空区的范围和位置有明显的帮助。此外，按照氡气异常情况及其峰值状态，还能够得知岩溶陷落柱的范围和位置。这对科学测量氡气的含量，直接或者间接的反映煤矿地下地质体中裂隙系统的实际情况，有一定的指导作用，也能够为滑坡等地质灾害的预测提供一定的帮助。
三、地质灾害中综合物探技术的应用
3.1综合物探技术在塌陷区防治水中的应用
在该煤矿采空塌陷区中，存在较为严重的积水区，如果不能有效勘查出积水区的准确数据，将引发严重的透水事故。而综合物探技术的应用取得了良好的勘查效果。综合物探技术的应用实现了以下目标:首先，探测掘进前方的老窑积水区，对采矿工作面底板隔水层厚度进行测量，对含水层富水性和隐伏导水通道进行分析，对陷落柱富水性等矿井水文地质问题进行分析等;其次，借助巷道掘进掌子面的地质超前预测系统，对相关问题进行开发研究，以此实现井下观测的自动化与智能化的目标。通过综合探测物探技术的应用，有效的预防透水事故的发生，降低人员和财产的损失。
3.2综合物探技术在探查地裂缝中的应用
在该煤矿采空塌陷区地质灾害勘查过程中，准确探查出地裂缝的相关数据，为后期处理工作提供了坚实的数据准备工作。综合物探技术的种类很多，将其应用到探测地裂缝中，起到了良好的勘查效果。在实际应用过程中，要针对物探测试的目的与任务，对工区的地形条件与地质环境进行仔细的分析和调查，必要时可以将高密度电阻率法、探地雷达以及地震映像等技术综合的应用到一起，这样一来，能够最大限度地利用介质的电阻率、波阻抗等参数，使物探工作发挥最大的效用。
四、结论
综上所述，采空塌陷区地质灾害勘查是一项具有很强的业性和技术性的工作，同时对采空塌陷区的灾害治理有着十分重要的作用。在进行采空塌陷区地质灾害勘查过程中，要根据实际地质特性进行科学勘查，同时也要综合多种物探方法进行对比和印证，最大程度上保证勘查信息的准确性。通过综合物探方法在采空塌陷区地质灾害勘查中的应用，极大地提升了灾害治理的效果，保障了人们的生命财产安全。
参考文献
[1]戴建安.矿区地质灾害勘查中物探方法的应用研究[J].世界有色金属,2017,(08).
[2]闵代金,宋玉强.综合物探方法在滑坡地质勘探中应用探究[J].低碳世界,2017,(07).
论文作者:马国财,李暖,马晓光
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/18
标签：物探论文; 地质灾害论文; 电阻率论文; 采空区论文; 质体论文; 方法论文; 过程中论文; 《基层建设》2018年第3期论文;