《综合电磁法探测在煤田老窑采空区及其火区中的应用》-工学论文，工程论文-论文范文参考-科学狗论文网

标题

综合电磁法探测在煤田老窑采空区及其火区中的应用

范文

刘振东

摘要：随着社会的发展，当前的我国正面临着非常严重的环境问题，而在众多环境挑战中，煤田老窑采空区和煤田火区所导致的环境问题和能源问题非常突出。其原因主要是因为我国是以煤炭为主要能源的国家，所以，探明煤田老窑采空区和煤田火区是环境地质中的一项主要任务。对于煤层进行常规探测主要是采用磁法和自然电位法，但是对于和煤层自燃相关的采空区与地温中心的探测存在较高的难度。因此，本文介绍了高分辨地电阻率法在煤田老窑采空区以及火区中的应用。

Abstract： With the development of society， China is currently facing very serious environmental problems. Among the many environmental challenges， the environmental and energy problems caused by the coalfield old kiln goaf and coalfield fire area are very prominent. China is a country with coal as the main energy source. Therefore， it is a main task of environmental geology to explore the goaf and fire area of old coal mines. Conventional detection of coal seam mainly uses magnetic method and spontaneous potential method， but it is more difficult to detect goaf and ground temperature center related to coal seam spontaneous combustion. Therefore， this paper introduces the application of high-resolution georesistivity method in the goaf and fire area of old kilns in coal fields.

关键词：综合电磁法;高分辨地电阻率法;煤田老窑采空区;煤田火区;勘探

Key words： comprehensive electromagnetic method;high-resolution ground resistivity method;coal field old kiln goaf;coal field fire area;exploration

中图分类号：TD75+2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文献标识码：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章编号：1006-4311（2020）12-0204-03

0? 引言

煤田老窑采空区内大部分的煤层电阻率相较于围岩而言，属于高阻。老窑采空区内的水电阻率相对较低，空气、水以及煤层的电阻率的差异构成了探测的前提。而老窑的特点在于体积小、分布不规律，因此导致电磁法进行勘探具有一定的难度。因此，高分辨地电阻率法成为了探测老窑的首选方法。高分辨地电阻率法是通过利用密集的测点和孤立异常体敏感的单极一偶极装置，对于低下每一分析分辨单元形成多次覆盖，直流电阻率法在对于老窑采空区进行探测方面实现了极大的突破，而针对于煤田获取的探测，如果是大面積的普查性勘探的话，可以采用遥感技术，该技术可以掌握火区的分布范围。但是，如果是需要进行治理的话，仅依靠遥感技术是无法实现治理的。煤田火区出现火灾之后，暴露的煤层在与空气产生接触之后，将会发生氧化作用，经过积热将会导致氧化，并最终导致煤田自燃。而煤田在燃烧的过程中，出现的坍塌情况和裂隙将会提供更多供养渠道，最终引发火灾。高分辨地电阻率适合探测小体积、孤立分布的煤田火区。

1? 高分辨地电阻率探测法

1.1 探测方法与高密度电阻率法的异同

高分辨地电阻率方法最初的时候是由美国开发的，后来在二十世纪的七十年代应用于越南战场中，其目的是为了搜索地道等军事掩体。后来美国的矿产局等又将其进行了更加深入的研究，逐渐的发展成为高分辨自动地电阻率系统，并将其应用到了煤矿废弃巷道、采空区以及泥质陷落洞等部分的探测中。高分辨地电阻率方法是通过采用单极一偶极装置，所以自身具有相对较小的体积效应，并且对于地下孤立异常体灵敏度较高，是专门为了探测地下洞道而设计的一种探测方法。如图1所示为高分辨地电阻率的施工方式。高分辨地电阻率法在进行观测的时候，一开始的电位电极是处于测线一端，然后会开始依次由电流电极向地下供电，并开始对应于各电流电极的电位差进行测量。并通过移动电位电极到下一测点的方式，在进行供电之后，测量各相应电位差。通过利用这一过程直到电位电极沿测线移动到另一端。因此，最终能够得到一条测线上完整的二维剖面信息。

1.2 地表静态偏移影响的消除

电阻率法中普遍存在一种因为地表不均匀所对于观测资料产生的影响。与接收点处的局部电性不均匀具有直接的关系，从而导致测量的电场强度、电位差等受到影响，最终将会导致使电阻率出现突变。当局部不均匀体为高阻的时候，此时的电阻率值会相对偏高，而局部不均匀为低阻的时候，使电阻率值偏低。高分辨电阻率法的施工现场，条件相对恶劣，所以地表电性不均匀无法避免的对观测资料造成影响，并且这一影响十分严重。在电磁感应法中，地表不均匀性的影响可以采用空间滤波、相位法、波数域滤波等方法来消除。直流电法中，并没有刻意利用的相位参数，而空间滤波就是认为地下地质的影响是逐变的，将地表不均匀性的影响认为是突变，这就等同于高频干扰，通过低通滤波消除之后，将有用的信号保留下来。但是，地下洞体作为探测对象，常常也会导致观测数据发生突变，其与地表不均匀的影响不适合采用空降滤波，需要使用别的方法。因为高分辨方法可以实现每一分析分辨单元的多次覆盖，而这一方式也能够更轻松的识别和压制因为地表电性不均匀而导致的静态偏移。地下的每一分析分辨单元在单极一偶极装置下，都是由不同的电位电极、不同的电流电极供电进行反复多次的测量工作。也就是说，同一个地下洞体是由不同接收点处的电位异常所反映出来的。而因为地表不均匀所导致的静态偏移，只要电位电极不动的话，无论是哪一个电流电极进行供电，在接受点必然会发生电位异常现象。如图2所示，在该图中的左右两侧分别是地下洞体引起的异常，由于它们对于不同的供电电极都会出现反映，并且处于同一个测点上，同时形状十分相似，不会随着电流电极的改变而逐渐的消失。所以，对于此异常情况可以通过已统计平均值后的归一化ΔV/I值，就能够剔除静态偏移所产生的影响。而这一方法也就意味着舍弃了某个侧点的实测数据，而这一过程是否需要将真正的异常丢掉呢？实际上，某一个测点上是由不同的电流电极供电所得到的实测值与不同的分析分辨单元相对应，而对于每个分析分辨单元多达十几或是更多的测量次数而言，舍弃一两次的测量数据不会影响到总体的测试结果，其地下洞体的异常仍旧能够在不同的测点上进行观测。而高分辨地电阻率在地形方面的对影响的校正方法与其他的电阻率方法相同。

随便看

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。