神木縣前梁鎮(zhèn)辦煤礦物探報(bào)告

1、榆林市地方煤礦采空區(qū)分布物探勘查前梁鎮(zhèn)辦煤礦成 果 報(bào) 告（送審稿）前 言榆林市是我國(guó)重要的能源化工基地，煤炭?jī)?chǔ)量豐富，煤炭生產(chǎn)企業(yè)眾多，境內(nèi)既有神東、榆神、陜煤等大型國(guó)有和地方煤炭生產(chǎn)企業(yè)，也有大量中小型的地方、集體和民營(yíng)煤炭生產(chǎn)企業(yè)，2011年原煤產(chǎn)量超過2.8億噸，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)提供了有力的能源支撐。但由于歷史原因，境內(nèi)小型煤炭生產(chǎn)企業(yè)（小煤窯）一度多達(dá)千余家，這些煤礦企業(yè)設(shè)備簡(jiǎn)陋、技術(shù)人員匱乏、生產(chǎn)方式落后、資源浪費(fèi)巨大、安全投入欠賬、安全隱患眾多、安全事故頻發(fā)，無證開采、無序開采、越界偷采等現(xiàn)象屢禁不絕，監(jiān)管難度極大，多種因素導(dǎo)致的結(jié)果之一，即長(zhǎng)期以來形成數(shù)量眾多的不明采空區(qū)，這

2、些采空區(qū)無資料、無記錄，并引起地面裂縫和沉陷、地下水位下降、河水干涸，危及耕地、房屋、公路、鐵路、廠礦等生活生產(chǎn)設(shè)施，危害人民財(cái)產(chǎn)和生命安全，造成不同程度的環(huán)境和生態(tài)災(zāi)害，有的還聚集水體、聚存有害有毒氣體，為資源整合礦井的繼續(xù)生產(chǎn)埋下巨大安全生產(chǎn)隱患。榆林市人民政府對(duì)此十分重視，早在2008年即開始利用政策導(dǎo)向，采取退出、置換、整合等多種方式著手對(duì)小煤窯的資源整合，并對(duì)采空區(qū)進(jìn)行全面的勘查和治理。煤炭科學(xué)研究總院競(jìng)標(biāo)取得榆林市地方煤礦采空區(qū)探查項(xiàng)目，采用多種地球物理勘探方法對(duì)開采區(qū)邊界及采空區(qū)積水范圍進(jìn)行勘查。由于煤礦數(shù)量較多、分布區(qū)域廣泛、地形及地質(zhì)條件差異巨大、采空區(qū)特性不盡相同等諸多因素

3、，研究決定以瞬變電磁法、高密度直流電法、可控源音頻大地電磁法、EH4電磁法、地震勘探等多種勘探方法為基礎(chǔ)，采用物探鉆探相結(jié)合的方式對(duì)采空區(qū)進(jìn)行綜合勘探。物探方法的選擇，視地形地質(zhì)條件、施工條件、采空區(qū)特點(diǎn)以及物探方法特點(diǎn)，決定某種方法或方法組合。瞬變電磁方法和高密度電法在前梁鎮(zhèn)辦煤礦最為適合，勘查區(qū)域面積為1.03km2。施工設(shè)計(jì)于2012年8月8日經(jīng)過審核批準(zhǔn)，兩種物探方法都在已知區(qū)做了探測(cè)有效性和參數(shù)選擇的技術(shù)試驗(yàn)，8月30日9月9日實(shí)施瞬變電磁法數(shù)據(jù)采集，共完成瞬變電磁法測(cè)線33條，物理點(diǎn)1413個(gè)。9月27日實(shí)施高密度電法數(shù)據(jù)采集，施工測(cè)線4條，共2.3km。經(jīng)過室內(nèi)資料處理與分析解釋

4、，測(cè)區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)高阻異常區(qū)三處，解釋推斷為3-1煤采空區(qū)，推斷的采空區(qū)1面積約182700m2，采空區(qū)2面積約168200m2，采空區(qū)3面積約115400m2，三處采空區(qū)存在大量積水可能性不大；另發(fā)現(xiàn)低阻異常區(qū)兩處，解釋為3-1煤頂板砂巖相對(duì)含水或3-1煤采空區(qū)相對(duì)含水區(qū)域。本報(bào)告及成果附圖為前梁鎮(zhèn)辦煤礦采空區(qū)綜合探測(cè)成果資料，可作為采區(qū)和工作面布置、井下探放水、礦井防治水以及采空區(qū)治理的參考依據(jù)。目 錄第1章 序言11.1 測(cè)區(qū)范圍與地質(zhì)任務(wù)11.1.1 測(cè)區(qū)范圍11.1.2 地質(zhì)任務(wù)21.2 交通位置與自然地理21.2.1 交通位置21.2.2 自然地理21.3 礦井概況41.3.1 開采歷

5、史與現(xiàn)狀41.3.2 相鄰礦井開采情況4第2章 地質(zhì)概況及地球物理特征52.1 礦井地質(zhì)概況52.1.1 礦井地層52.1.2 含煤地層與煤層62.1.3 地質(zhì)構(gòu)造82.2 礦井水文地質(zhì)概況82.2.1 含（隔）水層特征82.2.2 火燒巖區(qū)水文地質(zhì)特征92.2.3 地下水補(bǔ)、徑、排條件102.3 地球物理特征10第3章 勘查設(shè)計(jì)及工作情況概述113.1 探測(cè)方法113.1.1 瞬變電磁法原理及儀器簡(jiǎn)介113.1.2 高密度電阻率法原理及儀器簡(jiǎn)介133.2 瞬變電磁法技術(shù)試驗(yàn)153.2.1 試驗(yàn)地點(diǎn)153.2.2 試驗(yàn)內(nèi)容與探測(cè)效果163.3 高密度法技術(shù)試驗(yàn)193.3.1 試驗(yàn)地點(diǎn)203.3

6、.2 試驗(yàn)內(nèi)容與探測(cè)效果203.4 試驗(yàn)結(jié)論203.5 勘查設(shè)計(jì)及完成情況213.5.1 測(cè)點(diǎn)布置213.5.2 完成工作量213.6 測(cè)量工作223.7 物探技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、施工組織、質(zhì)量保證措施243.8 健康安全環(huán)境（HSE）管理措施253.9 干擾因素與數(shù)據(jù)質(zhì)量28第4章 資料處理及解釋方法304.1 瞬變電磁資料處理方法304.1.1 處理流程304.1.2 參數(shù)轉(zhuǎn)換314.1.3 干擾壓制與濾波處理314.1.4 確定電性標(biāo)志層與深度校正324.1.5 數(shù)據(jù)校正與分析圖件繪制：324.2 高密度電法資料處理方法324.3 資料分析方法334.3.1 主要分析圖件334.3.2 異常閾值確

7、定344.3.3 異?？煽啃栽u(píng)價(jià)354.4 資料解釋方法354.4.1 從已知到未知的類比推測(cè)354.4.2 人工解釋與計(jì)算機(jī)解釋相結(jié)合354.4.3 垂直斷面與水平切面解釋相結(jié)合364.4.4 電性解釋與綜合地質(zhì)分析相結(jié)合36第5章 成果資料分析375.1 瞬變電磁法資料分析375.1.1 視電阻率斷面異常375.1.2 視電阻率平面異常395.2 高密度電法資料分析405.3 綜合平面異常與采空區(qū)推斷41第6章 結(jié)論與建議456.1 完成工作量456.2 探測(cè)結(jié)論456.3 問題與建議45致 謝46附表1 采空區(qū)和積水范圍綜合成果表47附表2 工作量統(tǒng)計(jì)表47附表3 測(cè)線測(cè)量坐標(biāo)成果表（電

8、子版）48附 圖 目 錄序號(hào)圖 名圖號(hào)比例尺1實(shí)際材料圖11:20002綜合視電阻率異常平面圖21:20003綜合推斷成果圖31:20004瞬變電磁法視電阻率擬斷面圖冊(cè)41:20005高密度電法視電阻率擬斷面圖冊(cè)51:2000第1章 序言1.1 測(cè)區(qū)范圍與地質(zhì)任務(wù)1.1.1 測(cè)區(qū)范圍本次前梁鎮(zhèn)辦煤礦地面瞬變電磁法與高密度電法測(cè)區(qū)由如下表1-1拐點(diǎn)圈定，面積1.03km2。物探區(qū)域相對(duì)位置如圖1-1所示。表1-1 測(cè)區(qū)范圍控制點(diǎn)坐標(biāo)拐點(diǎn)編號(hào)坐 標(biāo)XY137460681.00004326579.0000237461820.00004327560.0000337462192.05124327062.

9、3088437462445.08394326592.6155537462009.71934326104.5048637461561.94794326942.5873737460883.83174326275.9454圖1-1 物探區(qū)域相對(duì)位置示意圖1.1.2 地質(zhì)任務(wù)前梁鎮(zhèn)辦煤礦整合區(qū)內(nèi)含可采煤層3層。3-1號(hào)煤大部分為采空區(qū)，4-3號(hào)煤層僅零星可采，5-1號(hào)煤層全區(qū)可采。依據(jù)工作需要，現(xiàn)需要在神木縣前梁鎮(zhèn)辦煤礦整合區(qū)指定區(qū)域內(nèi)采空區(qū)分布及積水范圍進(jìn)行探測(cè)，為礦方提供安全隱患治理、煤礦采區(qū)設(shè)計(jì)或防治水工程實(shí)施的物探參考依據(jù)。具體地質(zhì)任務(wù)及要求如下：1）采用瞬變電磁法和高密度電法相結(jié)合的綜合物探

10、方法對(duì)探測(cè)區(qū)域內(nèi)采空區(qū)分布及積水范圍進(jìn)行探測(cè)。2）瞬變電磁采用PROTEM多功能電法探測(cè)儀或其它進(jìn)口的瞬變電磁儀，高密度采用WDJD-3多功能數(shù)字高密度電法儀或其它經(jīng)過甲方認(rèn)可的儀器。3）測(cè)網(wǎng)布置要求：瞬變電磁法點(diǎn)距不大于20m，線距不大于40m；高密度電法點(diǎn)距不大于10m，每平方公里測(cè)區(qū)不少于5km探測(cè)斷面，具體可根據(jù)測(cè)區(qū)地形適當(dāng)調(diào)整；每塊測(cè)區(qū)的邊界必須布置一定數(shù)量測(cè)點(diǎn)。1.2 交通位置與自然地理1.2.1 交通位置神木縣店塔鎮(zhèn)前梁鎮(zhèn)辦煤礦（整合區(qū)）（以下簡(jiǎn)稱“前梁鎮(zhèn)辦煤礦”）位于神木縣城北直距約35km處，行政區(qū)劃隸屬于陜西省神木縣店塔鎮(zhèn)管轄，有簡(jiǎn)易礦區(qū)公路與神(木)府（谷）一級(jí)公路相連，

11、距離6km，距神朔鐵路黃羊城集裝站7km，交通較為便利。位置及交通見圖1-2。1.2.2 自然地理井田地處毛烏素沙漠東南緣與陜北黃土高原接壤地帶，地貌單元屬風(fēng)沙灘地及黃土溝谷地貌，全區(qū)大部被黃土覆蓋，沙丘延綿，溝壑縱橫，地勢(shì)總體表現(xiàn)為北高南低，海拔標(biāo)高11251265m，相對(duì)高差140m。本區(qū)屬于溫帶大陸性干旱、半干旱氣候，春季風(fēng)沙頻繁，夏季酷熱多變，秋季細(xì)雨連綿，冬季長(zhǎng)而嚴(yán)寒。年平均降雨量436.7mm，多集中于79月份，年平均蒸發(fā)量1907.22122.7mm，年平均氣溫8.5，最高氣溫38.9，最低氣溫-28.9，日溫差最高可達(dá)20。前梁鎮(zhèn)辦煤礦圖1-2 前梁鎮(zhèn)辦煤礦交通位置示意圖礦區(qū)內(nèi)

12、水系不發(fā)育，主要溝流為整合區(qū)南部的黃羊城溝流域，由東向西南橫穿礦區(qū)，為常年性溪流。探測(cè)區(qū)地形見圖1-3。圖1-3 前梁鎮(zhèn)辦煤礦探測(cè)區(qū)實(shí)測(cè)地形3D示意圖1.3 礦井概況1.3.1 開采歷史與現(xiàn)狀整合區(qū)范圍內(nèi)有原前梁鎮(zhèn)辦煤礦和部分石巖溝煤礦礦區(qū)。原前梁鎮(zhèn)辦煤礦因收集資料較少，開采情況不詳。石巖溝煤礦位于神府煤田新民礦區(qū)，行政區(qū)隸屬于陜西省神木縣店塔鎮(zhèn)管轄。煤礦于1995年投產(chǎn)，該煤礦交通條件便利，地理位置優(yōu)越。煤礦井田面積8.029km2，保有地質(zhì)儲(chǔ)量54077萬噸，可采儲(chǔ)量為37710萬噸，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，煤層賦存穩(wěn)定。煤礦建成初期設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為15萬噸/年，后經(jīng)兩次技改擴(kuò)建，產(chǎn)能分別提高到30萬

13、噸/年、60萬噸/年。前梁鎮(zhèn)辦煤礦整合區(qū)面積2.311km2，屬于資源整合礦井，由神木縣店塔鎮(zhèn)前梁鎮(zhèn)辦煤礦籌資建設(shè)。井田面積為2.311km2，生產(chǎn)規(guī)模為0.60Mt/a。根據(jù)陜西省國(guó)土資源廳以陜國(guó)土資儲(chǔ)備2008201號(hào)文，陜西省神木縣店塔鎮(zhèn)前梁鎮(zhèn)辦煤礦（整合區(qū)）資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告評(píng)審備案證明提供，以2007年12月底為核實(shí)基準(zhǔn)日，估算資源儲(chǔ)量，估算對(duì)象為3-1、5-1煤層，估算標(biāo)高為10201146m。經(jīng)估算，前梁鎮(zhèn)辦煤礦整合區(qū)資源總量11.329Mt。20052007年采動(dòng)量0.882Mt（原前梁鎮(zhèn)辦煤礦），保有地質(zhì)資源總量10.447Mt，其中控制的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量（332）為5.455M

14、t（含村莊壓覆資源量0.703Mt)，推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量（333）為4.992Mt（含村莊壓覆資源量0.189Mt）。1.3.2 相鄰礦井開采情況 整合區(qū)北與石巖溝煤礦整合區(qū)相鄰，南部為榆家梁井田，西部為神樹塔井田，東部為新民普查區(qū)，無礦權(quán)設(shè)置，屬于空白區(qū)。礦權(quán)設(shè)置見圖1-4。 圖1-4 前梁鎮(zhèn)辦煤礦礦界設(shè)置示意圖23第2章 地質(zhì)概況及地球物理特征2.1 礦井地質(zhì)概況2.1.1 礦井地層據(jù)地表地質(zhì)調(diào)查資料和鉆孔揭露，整合區(qū)內(nèi)的地表大部分被第四系黃土所覆蓋。據(jù)鉆探資料揭露，整合區(qū)內(nèi)的基巖地層由老至新依次有三疊系上統(tǒng)永坪組（T3y）、侏羅系下統(tǒng)富縣組（J1f）及中統(tǒng)延安組（J2y）。現(xiàn)由老至新分

15、述于下：1）三疊系上統(tǒng)永坪組（T3y）為侏羅系含煤建造沉積基底，整合區(qū)范圍內(nèi)地表無出露。經(jīng)鉆探揭露其巖性為灰綠、黃綠色巨厚層狀中細(xì)粒砂巖，間夾灰深灰色薄層粉砂巖、泥巖及煤線。砂巖成分以石英、長(zhǎng)石為主，暗色礦物次之，富含綠泥石及黑云母層，分選性較差、次菱角狀、巨大型板狀、槽狀交錯(cuò)層理，泥、鈣質(zhì)膠結(jié)，粉砂巖中常見有植物碎片化石，厚度不詳。2）侏羅系下統(tǒng)富縣組（J1f）平行不整合于永坪組之上，地表無出露。巖性以淺灰綠、灰白色中粗粒砂巖為主，夾紫雜色、灰灰綠色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖及泥巖。砂巖多呈透鏡體狀，以泥質(zhì)膠結(jié)為主，分選磨圓度均較差，局部可見板狀交錯(cuò)層理。泥巖中局部含鐵質(zhì)結(jié)核及鋁質(zhì)顆粒。一般為塊狀層理

16、。本組厚052.97m，一般厚度26m。3）侏羅系中統(tǒng)延安組（J2y）平行不整合于富縣組或永坪組之上，為區(qū)內(nèi)含煤地層。該組為一套陸源碎屑沉積，巖性以淺灰白色中細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖、巖屑長(zhǎng)石砂巖及鈣質(zhì)砂巖為主，次為灰灰黑色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤層，含少量炭質(zhì)泥巖及油頁(yè)巖，偶爽透鏡狀泥灰?guī)r或球狀菱鐵礦砂巖、蒙脫質(zhì)粘土巖。延安組屬大型潛水湖泊三角洲沉積，橫向巖性變化大，垂向?qū)有蚯逦?，可劃分為五個(gè)中級(jí)旋回，自下而上編為一五段。本區(qū)受后期剝蝕影響，區(qū)內(nèi)保存一四段，第四段殘缺不全，含5、4、3號(hào)煤組。（1）延安組第一段（J2y1）區(qū)內(nèi)未出露，據(jù)相鄰資料，一般厚度6080m，巖性主要為灰白色粗粒、中粒、細(xì)粒含云母長(zhǎng)石

17、巖屑砂巖，長(zhǎng)石巖屑石英砂石，次為深灰色富含云母的粉砂巖、泥質(zhì)砂巖及少量黑色泥巖、炭質(zhì)泥巖夾煤層（5-1、5-2）。5-1號(hào)煤層位于其頂部，是區(qū)內(nèi)可采煤層。（2）延安組第二段（J2y2）該段自5-1號(hào)煤層頂板至4-2號(hào)煤層頂板，一般厚60m，本段地層以細(xì)碎屑巖較多，以灰色砂質(zhì)泥巖，泥巖，粉砂巖為主，夾煤層、泥灰?guī)r及凌鐵質(zhì)泥巖透鏡體，煤層頂板富含瓣鰓動(dòng)物化石。本段是個(gè)復(fù)雜多旋回結(jié)構(gòu)，含4號(hào)煤組，共有4-4、4-3、4-2三層煤層。（3）延安組第三段（J2y3）本段自4-2煤層頂板至3-1煤層頂部，一般厚約40m。局部地段遭受沖刷及第四紀(jì)剝蝕，本段局部巖性為灰白色中粒長(zhǎng)石砂巖、巖屑砂巖、富云母細(xì)粒長(zhǎng)

18、石砂巖、巖屑砂巖，夾灰色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖，其余大部地段為灰色深灰色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖夾灰白色含云母細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖、巖屑砂巖、泥灰?guī)r。含瓣鰓化石。3-1號(hào)煤層為整合區(qū)內(nèi)可采煤層。（4）延安組第四段（J2y4）本段自3-1煤層頂板至2-2煤層頂部，遭受后期沖刷及第四紀(jì)剝蝕，一般厚度015m。本礦區(qū)該段地層保存不全。4）第三系上新統(tǒng)三趾馬紅土（N2）呈角度不整合于侏羅系之上，出露于區(qū)內(nèi)梁峁和溝谷頂部，為棕紅色橙紅色亞粘土，含鈣質(zhì)結(jié)核層。底部發(fā)育一層半固結(jié)的礫石層，厚度1.5m左右，礫石成分有灰?guī)r、灰綠色泥巖，砂巖及燒變巖，多呈菱角狀、大小混雜。該組厚度062m不等。5）第四系中更新統(tǒng)離石組（Q2l）及第

19、四系全新統(tǒng)風(fēng)積沙（Q4eoL）第四系中更新統(tǒng)離石組（Q2l）:呈角度不整合于基巖或上第三系之上，多分布于梁峁、山頂及山坡上，主要為黃色土黃色亞砂土亞粘土，厚度變化大，074.12m。第四系全新統(tǒng)風(fēng)積沙：呈角度不整合于所有地層之上，為現(xiàn)代風(fēng)積沙、堆積及河流沖積物，在礦區(qū)內(nèi)零星分布，多覆蓋于其它地層之上，流動(dòng)性強(qiáng)，厚度05m，一般2m左右。2.1.2 含煤地層與煤層1）含煤地層整合區(qū)內(nèi)含煤地層為侏羅系中統(tǒng)延安組（J2y），共含可采煤層3層，見表2-1。煤層自上而下編號(hào)為3-1、4-3、5-1號(hào)煤層，其中3-1號(hào)煤層部分可采，4-3號(hào)煤層僅零星可采，5-1號(hào)煤層全區(qū)可采。表2-1 整合區(qū)煤層基本情況

20、表煤層號(hào)煤層厚度/m煤層結(jié)構(gòu)層間距/m最小最大平均3-12.353.452.90簡(jiǎn)單 不含夾矸404-31.311.311.31簡(jiǎn)單 不含夾矸405-13.404.203.80簡(jiǎn)單 不含夾矸2）煤層（1）3-1煤層3-1號(hào)煤層呈層狀賦存于延安組第三段，層位穩(wěn)定厚度較大，大部分可采，煤層厚2.353.45m，不含夾矸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，底板標(biāo)高11131146m，由西北向東南遞增。煤層埋深1355m，與下部4-3號(hào)煤層間距約40m。該煤層屬于大部分可采的穩(wěn)定型煤層。據(jù)礦方提供資料，井田3-1煤層大部分為采空區(qū)。（2）4-3煤層根據(jù)神木縣煤炭工業(yè)局關(guān)于變更神木縣店塔鎮(zhèn)前梁鎮(zhèn)辦煤礦整合開采設(shè)計(jì)方案的請(qǐng)示（神

21、煤局發(fā)201140號(hào)）文，礦方在井巷施工過程中發(fā)現(xiàn)井田西北向局部分布有4-3號(hào)煤層可采。根據(jù)陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局西安地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院編制的前梁鎮(zhèn)辦煤礦4-3號(hào)煤層底板等高線及資源儲(chǔ)量估算圖得知，4-3號(hào)煤層呈層狀賦存于延安組第二段，層位較穩(wěn)定，局部可采，煤層平均厚度1.31m，不含夾矸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。底板標(biāo)高10601090m，與下部5-1號(hào)煤層間距約40m。該煤層屬于局部可采的中厚煤層。（3）5-1煤層5-1號(hào)煤層呈層狀賦存于延安組第二段，層位穩(wěn)定厚度大，全區(qū)可采，煤層 3.404.20m，由北向南逐漸增厚，變化規(guī)律較明顯。不含夾矸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。底板標(biāo)高10201060m，由西向東南遞增。煤

22、層埋深127185m。與3-1號(hào)煤層間距約80m。該煤層屬于全區(qū)可采的中厚煤層。2.1.3 地質(zhì)構(gòu)造整合區(qū)位于鄂爾多斯盆地次級(jí)構(gòu)造單元陜北斜坡東緣，礦區(qū)構(gòu)造為一走向北東，傾向北西，傾角小于1的單斜構(gòu)造，地面地質(zhì)調(diào)查及井下探采結(jié)果未發(fā)現(xiàn)較大規(guī)模的斷裂及褶皺，無巖漿活動(dòng)痕跡，構(gòu)造簡(jiǎn)單。2.2 礦井水文地質(zhì)概況礦方提供資料缺水文地質(zhì)內(nèi)容，這里參考引用位于前梁鎮(zhèn)辦煤礦整合區(qū)西北部，距離整合區(qū)約4km的黑拉畔礦資料。2.2.1 含（隔）水層特征1)新生界松散層孔隙潛水含水層第四系全新統(tǒng)沖積層含水層：主要分布于各溝谷河床及漫灘和河流階地地段，含水層為現(xiàn)代河流沖洪積物。分布范圍有限，含水層厚度12m，該含水

23、層富水性較差，且在平面上差異較大。礦化度0.3390.771g/L，其補(bǔ)給來源主要為大氣降水及側(cè)向徑流補(bǔ)給。第四系中更新統(tǒng)黃土裂隙孔洞潛水含水層：全區(qū)均有分布，厚度差異較大。含水層厚度為075m，梁峁區(qū)較厚，山坡較薄。巖性為淺黃色粉土、粉質(zhì)粘土，水位埋藏較深，含水微弱，僅在低緩的梁崗區(qū)含水，儲(chǔ)水條件差。據(jù)鄰區(qū)楊伙盤井田資料水化學(xué)類型為HCOCaMg型，礦化度1.29g/L，富水性弱。2)侏羅系中統(tǒng)延安組裂隙潛水含水層該層分布面積較大，廣泛出露于區(qū)內(nèi)各溝谷兩側(cè)，為本區(qū)含煤地層，厚度變化較大，含水層一般厚度在87.20220.00m之間。為內(nèi)陸淺水湖泊三角洲相碎屑沉積，巖性主要由淺灰色各粒級(jí)長(zhǎng)石石

24、英砂巖及泥巖和煤層組成。露頭區(qū)裂隙較為發(fā)育。各可采煤層充水含水層為其上部的中、細(xì)粒砂巖，砂體厚度無論沿走向或傾向均變化較大。（1）侏羅系中統(tǒng)延安組第四段及第五段砂巖裂隙含水層段：本含水層段為風(fēng)化裂隙潛水，一般埋藏于松散層界面以下約30m的范圍之內(nèi)，其上覆巖層一般為黃土層，局部地段與新近系紅土及第四系風(fēng)成砂直接接觸，或裸露地表。風(fēng)化帶發(fā)育及分布主要沿溝谷露頭向內(nèi)側(cè)和縱深發(fā)展。該段在區(qū)內(nèi)僅分布在整合區(qū)西南部一帶，據(jù)區(qū)內(nèi)及鄰區(qū)出露泉點(diǎn)分析，流量0.1022.55L/s，富水均一性差。水質(zhì)HCO3CaMg型，礦化度0.2370.529g/L，為弱強(qiáng)富水含水層。（2）延安組第三段砂巖裂隙極弱富水含水層：

25、主要出露于區(qū)內(nèi)溝谷兩側(cè)較高處。巖性主要為灰白色中厚層狀及灰白色粉砂巖，局部夾泥巖、炭質(zhì)泥巖。含水層厚度一般為039.38m。巖石結(jié)構(gòu)致密，泥質(zhì)含量較高，裂隙發(fā)育較弱。據(jù)鄰區(qū)楊伙盤井田資料流量0.0141.48L/s，水化學(xué)類型為SO4HCO3Na型，礦化度0.380.51g/L，為一極弱富水含水層。當(dāng)處于基巖風(fēng)化帶、河谷地段時(shí)，含風(fēng)化裂隙潛水，泉流量0.1620.217L/s。本層段3-1、4-3煤層燒變巖區(qū)局部含水。（3）延安組第二段砂巖裂隙潛水極弱富水含水層：出露于整合區(qū)北部地段，為淺灰灰白色厚層中細(xì)粒砂巖，中粗粒長(zhǎng)石石英砂巖。厚度59.3667.36m，平均厚度65m。其節(jié)理裂隙較發(fā)育，

26、隙內(nèi)充填少量泥砂或無充填。在露頭良好地段的面積裂隙率為0.5230.936%。據(jù)鄰區(qū)楊伙盤井田水文孔抽水試驗(yàn)成果單位涌水量q=0.007L/sm，滲透系數(shù)K=0.004m/d，水化學(xué)類型ClHCO3SO4-Na型，礦化度1g/L。平面上，相對(duì)富水地段分布于河谷區(qū)及有利于大氣降水匯集的低洼地帶；垂向上，風(fēng)化裂隙帶水量較豐富，隨深度增加水量減弱。（4）延安組第一段砂巖裂隙潛水極弱富水含水層：延安組第一段一般厚度86m。上部為灰白色中厚層狀細(xì)粒砂巖、粉砂巖、泥巖及煤層，含中粗粒砂巖透鏡體；中部為黑灰黑色泥巖、粉砂巖，厚度3.5m；底部為灰白色中厚層狀中細(xì)粒砂巖。泉流量0.0500.230L/s，單位

27、涌水量q為0.0130.046L/sm，滲透系數(shù)K為0.00150.055m/d。應(yīng)當(dāng)指出，該層段處于河谷區(qū)、風(fēng)化帶時(shí)，含有一定量的風(fēng)化裂隙潛水，但大多情況下含水極弱或不含水。2.2.2 火燒巖區(qū)水文地質(zhì)特征神木地區(qū)溝谷煤層露頭多有煤層自燃現(xiàn)象，頂板巖石受烘烤后冷卻坍塌生成較豐富的空間裂隙，為地下水的貯存及運(yùn)動(dòng)提供了良好的場(chǎng)所。當(dāng)火燒巖裂隙具有一定的貯水條件或與第四系孔隙潛水含水層具有較密切的水力聯(lián)系時(shí)，則可在一定范圍內(nèi)可形成較強(qiáng)的富水帶。2.2.3 地下水補(bǔ)、徑、排條件整合區(qū)地下水的主要補(bǔ)給來源是大氣降水。其次為局部地段地表水就地補(bǔ)給基巖風(fēng)化帶潛水?；鶐r風(fēng)化帶以下潛水及承壓水，則主要通過透水

28、“天窗”接受上覆風(fēng)化帶潛水補(bǔ)給，同時(shí)，也存在煤礦外圍側(cè)向徑流的補(bǔ)給?；鶐r風(fēng)化帶潛水含水層，廣泛出露于煤礦南部及北部河谷地段，由于露頭處風(fēng)化裂隙及燒變巖裂隙孔洞較發(fā)育，易接受大氣降水的直接滲入補(bǔ)給；一般情況下，河床中的沖洪積層水補(bǔ)給河水，雨季及洪水發(fā)生時(shí)，則河流補(bǔ)給沖洪積層潛水；在第四系黃土層覆蓋區(qū)，大氣降水直接滲入黃土層中，同時(shí)黃土層潛水與其下伏的基巖風(fēng)化帶潛水構(gòu)成一體，成為雙層結(jié)構(gòu)的潛水含水層。局部地段，因黃土層與新近系靜樂組紅土接觸，可形成上層滯水。整合區(qū)內(nèi)潛水含水層的富水性變化較大，當(dāng)?shù)匦?、地貌有利于降水的大面積匯聚和滲入補(bǔ)給時(shí)，往往形成地下水的相對(duì)富集地段。從地貌上看，泉點(diǎn)處于匯水洼地

29、開口處附近，地形條件易于降水的大面積匯聚和滲入。地下水流一般由地形較高的分水嶺地帶、河間地塊、洼地的邊緣流向河谷區(qū)及洼地開口處，并以泉的形式排泄。從總體上看，基巖風(fēng)化帶以下的承壓含水層，因埋藏較深，地下水徑流緩慢乃至滯流狀態(tài)。2.3 地球物理特征煤系地層具有層狀分布的特點(diǎn)，其電性分布具有特定的規(guī)律：不同巖性的導(dǎo)電性一般存在明顯差異，一般而言泥巖、頁(yè)巖、粉砂巖、中粗砂巖、灰?guī)r的電阻率是依次增高的，煙煤的電阻率通常很大，常以明顯的高阻異常區(qū)別于頂?shù)装鍘r層（如泥巖、砂巖等）；在同一個(gè)巖層內(nèi)，電性分布相對(duì)均一（層內(nèi)均一性）；不同巖層組合，其垂向電性分布和變化是有序的且與巖性組合順序相對(duì)應(yīng)（垂向規(guī)律有序

30、性）；當(dāng)存在煤礦采空區(qū)（積水或不積水）及充水巖溶、含水裂隙、含水?dāng)鄬悠扑閹У群畼?gòu)造（即地質(zhì)異常體）時(shí)，地質(zhì)異常體及其附近導(dǎo)電性分布將發(fā)生明顯變化（物性異常）。瞬變電磁法和高密度電阻率法即導(dǎo)電性差異（即電阻率大小）為應(yīng)用前提的地球物理勘探方法。利用瞬變電磁法、高密度電法等物探方法可以觀測(cè)到上述物性異常，不積水采空區(qū)一般表現(xiàn)為高阻異常，含水構(gòu)造及積水采空區(qū)則表現(xiàn)為低阻異常。查閱分析相關(guān)資料，前梁鎮(zhèn)辦煤礦地層巖性符合上述規(guī)律，利用瞬變電磁及高密度方法開展采空區(qū)探測(cè)具備良好的地球物理基礎(chǔ)。第3章 勘查設(shè)計(jì)及工作情況概述3.1 探測(cè)方法根據(jù)本次探測(cè)工作的目的和任務(wù)，參照測(cè)區(qū)地質(zhì)環(huán)境和地球物理?xiàng)l件，瞬變

31、電磁法和高密度電法最為適合完成本次勘探任務(wù)，對(duì)其方法原理分別簡(jiǎn)述如下。3.1.1 瞬變電磁法原理及儀器簡(jiǎn)介1）方法原理：瞬變電磁法（Transient-electromagnetic method）又稱時(shí)間域電磁法（Time domain electromagnetic method），簡(jiǎn)稱TEM，屬于電磁感應(yīng)類探測(cè)方法，它遵循電磁感應(yīng)原理，其機(jī)理就是導(dǎo)電介質(zhì)在階躍變化的電磁場(chǎng)激發(fā)下而產(chǎn)生的渦流場(chǎng)效應(yīng)，即利用一個(gè)不接地的回線或磁偶極子（也可以用接地線源電偶極子）向地下發(fā)射脈沖電磁波作為激發(fā)場(chǎng)源（習(xí)慣上稱為“一次場(chǎng)”），根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，脈沖電磁波結(jié)束以后，大地或探測(cè)目標(biāo)體在激發(fā)場(chǎng)（即“一

32、次場(chǎng)”）的作用下，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生感生的渦流，這種渦流有空間特性和時(shí)間特性。其大小與諸多因素有關(guān)，如目標(biāo)體的空間特征和電性特征、激發(fā)場(chǎng)的特征等，而且因?yàn)闊釗p耗的緣故會(huì)逐漸減弱直至消失。人們雖然不能直接測(cè)量這種渦流的大小，但是可以利用專門儀器觀測(cè)這種渦流產(chǎn)生的電磁場(chǎng)（稱為“二次場(chǎng)”）的強(qiáng)弱、空間分布特性和時(shí)間特性。針對(duì)一次脈沖信號(hào)所激發(fā)的二次場(chǎng)信號(hào)表示為： （3-1）式中： 0磁導(dǎo)率； M發(fā)送線圈磁矩； q接收線圈等效面積；地層電阻率； t時(shí)間。從上式看出，二次場(chǎng)信號(hào)與3/4、t5/4成反比。即“二次場(chǎng)”的本質(zhì)特征是由探測(cè)目標(biāo)的物理性質(zhì)及賦存狀態(tài)決定，其時(shí)間特性中，早期信號(hào)反映淺部地層信息，晚期信號(hào)

33、反映深部地層信息，時(shí)間的早晚與探測(cè)深度的深淺具有對(duì)應(yīng)關(guān)系。一般來說，探測(cè)目標(biāo)的幾何規(guī)模越大、埋藏越淺、導(dǎo)電性越好則二次場(chǎng)的信號(hào)越強(qiáng)、持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，反之，探測(cè)目標(biāo)的幾何規(guī)模越小、埋藏越深、導(dǎo)電性越差則二次場(chǎng)的信號(hào)越弱持續(xù)時(shí)間越短。通過觀測(cè)和研究“二次場(chǎng)”的空間分布特性和時(shí)間特性，可以推測(cè)解譯地層或地質(zhì)目標(biāo)體的幾何和物性特征。當(dāng)探測(cè)地下良導(dǎo)電地質(zhì)體時(shí)，往地面敷設(shè)的發(fā)送回線中通以一定的脈沖電流，在回線中間及周圍一定區(qū)域內(nèi)便產(chǎn)生穩(wěn)定磁場(chǎng)（稱一次場(chǎng)或激勵(lì)場(chǎng)），如果一次電流突然中斷，則一次磁場(chǎng)隨之消失，使處于該激勵(lì)場(chǎng)中的良導(dǎo)電地質(zhì)體內(nèi)部由于磁通量的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)= -d/dt（據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律）

34、，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在良導(dǎo)電地質(zhì)體中產(chǎn)生二次渦流，二次渦流又由于焦耳熱消耗而不斷衰減，其二次磁場(chǎng)也隨之衰減，圖3-1為工作原理示意圖。2）方法特點(diǎn):瞬變電磁法和其它物探方法相比具有許多優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)：（1）該方法觀測(cè)和研究的是“二次場(chǎng)”即純異常場(chǎng)，不存在一次場(chǎng)的背景干擾，有異于常規(guī)電法（如頻率域電磁法）觀測(cè)綜合場(chǎng)的工作方法；圖3-1 TEM工作原理示意圖（2）具有穿透高阻覆蓋層的能力，優(yōu)于傳導(dǎo)類電法探測(cè)；（3）可采用同點(diǎn)組合裝置（中心回線或重疊回線）進(jìn)行觀測(cè)，與探測(cè)目標(biāo)達(dá)到最佳耦合，取得異常響應(yīng)強(qiáng)，形態(tài)簡(jiǎn)單；（4）地形影響小，測(cè)量簡(jiǎn)單，工作效率高。3）使用儀器本次瞬變電磁法勘探使用的是加拿大Geonics

35、公司生產(chǎn)的PROTEM瞬變電磁儀，該儀器具有關(guān)斷時(shí)間短信息量大、分辨率高、動(dòng)態(tài)范圍大、信噪比高、觀測(cè)裝置靈活、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。TEM57-MK2是TEM57的升級(jí)型，與PROTEM數(shù)字接收機(jī)搭配使用，便構(gòu)成PROTEM57瞬變電磁系統(tǒng)。TEM57-MK2在內(nèi)部電源供電時(shí)發(fā)射功率達(dá)1500W，是一種非常輕便的中功率時(shí)間域電磁發(fā)射機(jī)。內(nèi)部電源電壓1860V可變，可與發(fā)射線圈實(shí)現(xiàn)最佳匹配。如使用外部電源，發(fā)射功率可達(dá)3800W，電壓可達(dá)160V。該儀器的主要技術(shù)參數(shù)如下：電流波型：雙極向方波，正、負(fù)方波之間50%占空系數(shù)；基本頻率：2.5，6.25，25Hz，如果用電纜同步，可以達(dá)到1Hz以下的基頻

36、； 關(guān)斷時(shí)間：20到115s，依賴發(fā)射線圈尺寸，匝數(shù)和發(fā)射電流大?。话l(fā)射線圈尺寸：?jiǎn)卧芽扇我獬叽?，但最小電阻不?yīng)低于0.7歐姆，最大布置發(fā)射線圈可到300600m或相等面積的其他線框布置；輸出電壓：18V60V連續(xù)可調(diào)，當(dāng)外接電源時(shí)可達(dá)160V。3.1.2 高密度電阻率法原理及儀器簡(jiǎn)介1）方法原理高密度電阻率法是常規(guī)電阻率法的一個(gè)變種，就其原理而言，與常規(guī)電阻率法完全相同，仍是以巖石的電性差異為基礎(chǔ)的一類勘探方法。通過觀測(cè)和研究人工建立的地下穩(wěn)定電場(chǎng)的分布規(guī)律來解決礦產(chǎn)資源、環(huán)境和工程地質(zhì)問題。它實(shí)際上是一種陣列勘探方法，野外測(cè)量時(shí)只需將全部電極（幾十至上百根）置于測(cè)點(diǎn)上，然后利用程控電極轉(zhuǎn)換

37、開關(guān)和微機(jī)工程電測(cè)儀實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速和自動(dòng)采集，當(dāng)將測(cè)量結(jié)果送入微機(jī)后，還可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并給出關(guān)于地電斷面分布的各種圖示結(jié)果。顯然，高密度電阻率勘探技術(shù)的運(yùn)用與發(fā)展，使電法勘探的智能化程度向前邁進(jìn)了一步。在求解簡(jiǎn)單地電條件的電場(chǎng)分布時(shí)，通常采取解析法，即根據(jù)給定邊界條件解以下偏微分方程： （3-2）式中、為場(chǎng)點(diǎn)坐標(biāo)，、為源點(diǎn)坐標(biāo)，為與距離有關(guān)的函數(shù)，為電導(dǎo)率，為電流。當(dāng)、時(shí)，即當(dāng)只考慮無源空間時(shí)，上式變?yōu)槔戏匠蹋?（3-3）求解（3-2）式，實(shí)際上就是要尋找一個(gè)和該方程所描述的物理過程諸因素有關(guān)的場(chǎng)函數(shù)。由于坐標(biāo)系的限制，解析法能夠計(jì)算的地電模型是非常有限的。因此，在研究復(fù)雜地電模型的電場(chǎng)分

38、布時(shí)，主要還是采用了各種數(shù)值模擬方法。對(duì)于二維地電模型，一般選用了點(diǎn)源二維有限方法；對(duì)于三維地電模型，則選用了面積分方程法。本次探測(cè)，由于采空區(qū)的發(fā)育特點(diǎn)是孤立的地質(zhì)體，埋藏較淺，圍巖成分也較為單一，所以在進(jìn)行數(shù)值模擬的時(shí)候選擇了二維地電模型。電極排列及編號(hào)剖面號(hào)圖3-2 高密度電法探測(cè)原理圖2）方法特點(diǎn)高密度電阻率法相對(duì)于常規(guī)電阻率法具有以下特點(diǎn)：（1）電極布設(shè)一次完成，可減少因電極設(shè)置而引起的故障和干擾，并為野外數(shù)據(jù)的快速和自動(dòng)測(cè)量奠定了基礎(chǔ)。其探測(cè)原理如圖3-2所示。（2）能有效的進(jìn)行多種電極排列方式的掃描測(cè)量。因而可以獲得較豐富的關(guān)于地電斷面結(jié)構(gòu)特征的地質(zhì)信息。（3）野外數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)了

39、自動(dòng)化或半自動(dòng)化，不僅采集速度快（大約每一測(cè)點(diǎn)需25s），而且避免了因手工操作所出現(xiàn)的錯(cuò)誤。（4）可以對(duì)資料進(jìn)行預(yù)處理并顯示剖面曲線形態(tài)，脫機(jī)處理后還可自動(dòng)繪制和打印各種成果圖件。（5）與傳統(tǒng)電阻率法相比，效率高，信息豐富，解釋方便，探測(cè)能力顯著提高。3）使用儀器本次高密度電法資料采集使用重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所研制的WDJD-3型多功能數(shù)字直流激電儀。它包括測(cè)量系統(tǒng)和轉(zhuǎn)換開關(guān)系統(tǒng)，技術(shù)指標(biāo)如下：（1）WDJD-3型多功能數(shù)字直流激電儀接收部分： 測(cè)量精度：10mV時(shí)0.5%的誤差； 電流通道：5A； 測(cè)量精度：10mA時(shí)0.5%誤差； 對(duì)50Hz工頻干擾、共模干擾與差模干擾壓制優(yōu)于80dB；

40、輸入阻抗：50MW。發(fā)射部分： 最大供電電壓900V，做高密度電法時(shí)最高允許電壓450V； 最大供電電流5A。其 它： 工作溫度：-10+50； 體 積：310 mm210 mm210 mm； 重 量：3kg。（2）WDZJ-3多路電極轉(zhuǎn)換器 轉(zhuǎn)換電極數(shù)：60路； 絕緣性能：500MW； 最大工作電壓：450V； 最大工作電流：5A； 工作溫度：-10+50。3.2 瞬變電磁法技術(shù)試驗(yàn)TEM技術(shù)試驗(yàn)?zāi)康氖菣z驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性和有效性，為正式的數(shù)據(jù)采集確定合理技術(shù)參數(shù)。3.2.1 試驗(yàn)地點(diǎn)試驗(yàn)地點(diǎn)原則上選擇在測(cè)區(qū)之內(nèi)或鄰近地點(diǎn)，優(yōu)先選擇已知地質(zhì)異常體或鉆孔附近、能夠代表探測(cè)區(qū)地形地質(zhì)條件和施工場(chǎng)地特

41、點(diǎn)的地段。經(jīng)綜合分析考慮，試驗(yàn)選擇在前梁鎮(zhèn)辦煤礦臨近礦區(qū)進(jìn)行。探測(cè)區(qū)內(nèi)有較為明確的已知采空區(qū)作為對(duì)比。3.2.2 試驗(yàn)內(nèi)容與探測(cè)效果1）電磁干擾檢測(cè)較強(qiáng)的人文電磁干擾是瞬變電磁勘探的不利因素，數(shù)據(jù)采集之前，需要對(duì)測(cè)區(qū)電磁干擾特征進(jìn)行全面檢測(cè)，并從施工組織和數(shù)據(jù)采集方式上采區(qū)措施以減弱其影響，為室內(nèi)采區(qū)數(shù)據(jù)處理技術(shù)去噪壓噪提供依據(jù)和前提。試驗(yàn)探測(cè)測(cè)區(qū)地表為大多為荒漠，植被稀疏，人煙稀少，區(qū)內(nèi)有高壓供電線路及工農(nóng)業(yè)用電等較強(qiáng)電磁干擾。電磁干擾較小的條件下，瞬變接收機(jī)最小分辨電平可達(dá)0.01uv，對(duì)于該數(shù)值大小的有用信號(hào)，通過足夠的疊加次數(shù)來有效壓制隨即電磁干擾，從而夠獲得足夠信噪比的地質(zhì)信號(hào)。瞬變

42、觀測(cè)系統(tǒng)通過采集時(shí)間的設(shè)置來控制疊加次數(shù)，數(shù)據(jù)采集時(shí)視測(cè)區(qū)實(shí)時(shí)電磁干擾水平調(diào)節(jié)積分時(shí)間。測(cè)區(qū)電磁干擾檢測(cè)表明，正常情況下，疊加時(shí)間13分鐘已足以保證觀測(cè)到質(zhì)量?jī)?yōu)良的衰減曲線。野外工作班報(bào)詳細(xì)記錄了供電線路等電磁干擾的位置共數(shù)據(jù)處理與資料分析之用。2）儀器一致性檢測(cè)由于本次野外數(shù)據(jù)采集是多臺(tái)接收機(jī)同時(shí)工作，每臺(tái)儀器連接多個(gè)接收通道（探頭），因此儀器一致性是確保數(shù)據(jù)質(zhì)量的基本前提，一致性檢測(cè)試驗(yàn)包括瞬變接收機(jī)的一致性和所有接收探頭的一致性。本次數(shù)據(jù)采集投入瞬變接收機(jī)三臺(tái)，其出廠序列號(hào)分別為1675、1981、2456。一致性檢測(cè)按照同一地點(diǎn)、同一發(fā)射機(jī)、同一接收探頭、相同激發(fā)參數(shù)的條件，依次用三臺(tái)

43、接收機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性分析，并對(duì)各儀器適用性予以判斷，其目的在于避免不同儀器本身的差異給測(cè)量數(shù)據(jù)造成的系統(tǒng)誤差。圖3-3是三臺(tái)接收機(jī)一致性試驗(yàn)實(shí)測(cè)曲線?？梢钥闯觯瑥拇翱谠缙?.252ms直至窗口末端22.45ms,三臺(tái)接收機(jī)對(duì)應(yīng)的三條實(shí)測(cè)曲線重合性很好。試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，三臺(tái)接收機(jī)在本測(cè)區(qū)背景電平信號(hào)以上的相對(duì)誤差均小于1.8%，一致性良好，可以使用。圖3-3 瞬變接收機(jī)一致性試驗(yàn)實(shí)測(cè)曲線本區(qū)數(shù)據(jù)采集投入出廠序列號(hào)為3、12、17、25、28、29、32、43、80、92、100等共十一個(gè)接收探頭。按照技術(shù)試驗(yàn)要求，試驗(yàn)采用同一地點(diǎn)、同一發(fā)射機(jī)、同一接收機(jī)、相同激發(fā)參數(shù)的條

44、件，依次用十一個(gè)探頭進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性分析，并對(duì)各探頭適用性予以判斷。圖3-4 接收探頭一致性試驗(yàn)實(shí)測(cè)曲線圖3-4為十一個(gè)探頭一致性試驗(yàn)實(shí)測(cè)曲線，可以看出，從窗口早期0.252ms直至窗口末端22.45ms,11個(gè)探頭對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)曲線重合性很好。試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，十一個(gè)探頭在本測(cè)區(qū)背景電平信號(hào)以上的相對(duì)誤差均小于1.0%，一致性良好。3）工作參數(shù)選擇對(duì)于中小深度的采空區(qū)積水性探測(cè)、含水層富水性探測(cè)、構(gòu)造含水性探測(cè)、瞬變電磁法中心回線裝置具有地質(zhì)耦合好、觀測(cè)信號(hào)幅值相對(duì)大、異常形態(tài)簡(jiǎn)單直觀、工作效率較高的特點(diǎn)，也是本次探測(cè)優(yōu)先采用的觀測(cè)裝置。TEM工作裝置及發(fā)射線框大小、發(fā)射電流

45、、工作頻率、疊加次數(shù)是保證勘探效果的主要技術(shù)參數(shù)，需要結(jié)合地質(zhì)任務(wù)中目標(biāo)體/層的有關(guān)參數(shù)通過試驗(yàn)確定。而工作參數(shù)選擇是以達(dá)到必要的探測(cè)深度和分辨率為前提進(jìn)行優(yōu)選的。發(fā)射電流：發(fā)射電流的大小，在儀器發(fā)射功率范圍內(nèi)和安全工作的前提下采用最大的工作電流，衡量標(biāo)準(zhǔn)是采集窗口最后采樣時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的二次電壓不小于背景場(chǎng)電壓，或?qū)?yīng)于最大有效探測(cè)深度的二次場(chǎng)信號(hào)有足夠的信噪比。根據(jù)臨近井田類似工作經(jīng)驗(yàn)，前梁鎮(zhèn)辦煤礦礦采空區(qū)探測(cè)，TEM方法中心回線發(fā)射邊框可選擇120m120m或240m240m，工作頻率可選擇25hz或8.33hz，分析線框和頻率組合的探測(cè)深度及地質(zhì)效果，優(yōu)選最佳組合。技術(shù)試驗(yàn)分別作了120m

46、120m與25hz組合、120m120m與8.33hz組合、240m240m與25hz組合、240m240m與8.33hz組合等四種參數(shù)組的有效性試驗(yàn)。裝置1: 120m120m、25hz，二次場(chǎng)信號(hào)強(qiáng)而穩(wěn)定，數(shù)據(jù)全部可用，且尾道電壓信號(hào)略高于噪聲電平，及保證了信噪比也發(fā)揮了儀器功能，有效分辨的深度范圍20m200m，電性層位特征明顯，包含了本次探測(cè)地層也滿足深度要求。裝置2: 120m120m、8.33hz裝置，相較于25hz在供電電流相當(dāng)情況下，二次場(chǎng)信號(hào)明顯變?nèi)酰砥诘诫妷盒旁氡炔粔颍行Х直娴纳疃确秶?5m230m，探測(cè)深度滿足要求，但淺部盲區(qū)略大。裝置3: 240m240m、25hz

47、裝置，二次場(chǎng)信號(hào)幅值小于裝置1，數(shù)據(jù)全部可用，且尾道電壓信號(hào)略高于噪聲電平，有效分辨的深度范圍45m220m，探測(cè)深度滿足要求，但淺部盲區(qū)略大。裝置4: 240m240m、8.33hz裝置，二次場(chǎng)信號(hào)幅值略小，有效分辨的深度范圍75m300m，淺部盲區(qū)偏大。從探測(cè)深度、對(duì)目標(biāo)層控制、對(duì)目標(biāo)體的分辨以及施工條件等方面對(duì)比分析，120m120m、25hz組合為本次探測(cè)選定的最佳工作參數(shù)。圖3-5 TEM探測(cè)參數(shù)選擇試驗(yàn)的效果對(duì)比4）試驗(yàn)效果分析為了確保TEM方法探測(cè)的地質(zhì)效果，選定試驗(yàn)區(qū)已知采空區(qū)進(jìn)行技術(shù)試驗(yàn)。探測(cè)區(qū)42號(hào)測(cè)點(diǎn)橫剖面北端（15-42點(diǎn)附近）是已知采空區(qū)。圖3-6是42號(hào)點(diǎn)橫斷面，在

48、主采煤層附近出現(xiàn)明顯的高阻異常，是采空區(qū)存在的物性表征。圖3-6 已知采空區(qū)TEM探測(cè)試驗(yàn)效果 3.3 高密度法技術(shù)試驗(yàn)高密度方法技術(shù)試驗(yàn)?zāi)康耐瑯邮菣z驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性和有效性，為正式的數(shù)據(jù)采集確定合理技術(shù)參數(shù)。3.3.1 試驗(yàn)地點(diǎn)高密度1線兼作技術(shù)試驗(yàn)，選在已知采空區(qū)，測(cè)線長(zhǎng)度600m、走向126，收集資料中包含已知采空區(qū)信息，便于確定采空區(qū)的異常特征。3.3.2 試驗(yàn)內(nèi)容與探測(cè)效果一般認(rèn)為，對(duì)稱四極法是高密度方法中最為有效的數(shù)據(jù)采集方式，但其工作效率也最低、盲區(qū)也最大。店塔地區(qū)地形條件較差，測(cè)線長(zhǎng)度太短則無法發(fā)揮高密度工作方法優(yōu)勢(shì)，長(zhǎng)度達(dá)到600m已屬不易，因此本次數(shù)據(jù)采集采用MNB、AMN相

49、結(jié)合的三極工作方式，既能達(dá)到必要的探測(cè)深度，也能減小盲區(qū)，還能提高工作效率，綜合效益最佳。高密度測(cè)線點(diǎn)距10m、跑極間隔10、接收極距MN=20m、最小供電電流0.5A、最大供電電流2.6A（能夠保證最大供電極距時(shí)Vmn不小于15mv,滿足信噪比要求）、剖面數(shù)26個(gè)、滾動(dòng)數(shù)2532（由斷面長(zhǎng)度決定，原則為MNB、AMN的測(cè)點(diǎn)有3個(gè)以上的重合）。如圖3-7所示，試驗(yàn)斷面圈定高阻異常三處，高阻異常1測(cè)點(diǎn)范圍820、高阻異常2測(cè)點(diǎn)范圍2229、高阻異常3測(cè)點(diǎn)范圍4658。根據(jù)已知資料，測(cè)線位置分布有采空區(qū)，范圍在929及4558測(cè)點(diǎn)之間，由于有巷道等分布采空區(qū)實(shí)際上并非一個(gè)整體?？梢钥闯龈呙芏犬惓Ｅc

50、采空區(qū)吻合較好。圖3-7 已知采空區(qū)高密度探測(cè)試驗(yàn)效果3.4 試驗(yàn)結(jié)論經(jīng)過對(duì)技術(shù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，有理由認(rèn)為，在前梁鎮(zhèn)辦煤礦采用瞬變電磁法進(jìn)行采空區(qū)探測(cè)，選用中心回線工作裝置、120m120m發(fā)射回線、25hz工作頻率等技術(shù)參數(shù)和觀測(cè)系統(tǒng)，信息采集適用完整，探測(cè)深度滿足要求，目標(biāo)層位和采空區(qū)反映明顯。同樣，采用高密度法進(jìn)行采空區(qū)探測(cè)，以10m點(diǎn)距及跑極間隔、三級(jí)工作方式、20mMN極距、26層剖面、0.5A以上供電電流等技術(shù)參數(shù)和觀測(cè)系統(tǒng)亦能獲得較為完整地質(zhì)信息，采空區(qū)位置范圍反映清楚。兩種物探方法配合使用，有相互補(bǔ)充與印證作用，有利于提高圈定異常的可靠性及推斷解釋的準(zhǔn)確性。3.5 勘查設(shè)計(jì)及完

51、成情況3.5.1 測(cè)點(diǎn)布置1）瞬變電磁法測(cè)點(diǎn)布置瞬變電磁法測(cè)網(wǎng)布置受地形地物影響較小，可規(guī)則布網(wǎng)，設(shè)計(jì)測(cè)網(wǎng)密度40m20m（即線距40m，點(diǎn)距20m），共布置測(cè)線33條，測(cè)點(diǎn)總計(jì)1413個(gè)。2）高密度電法布點(diǎn)原則由于探測(cè)區(qū)地表水土流失嚴(yán)重、溝壑發(fā)育、地形起伏較大，高密度電法測(cè)點(diǎn)布設(shè)受到一定限制。總的布設(shè)原則是在滿足完成地質(zhì)任務(wù)的前提下，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形特點(diǎn)靈活決定測(cè)線長(zhǎng)度及方向，滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的測(cè)點(diǎn)密度要求、測(cè)網(wǎng)分布要求及工作量要求，測(cè)點(diǎn)間距仍為10m，線距則不拘泥于200m，跑極范圍視探測(cè)深度而定。測(cè)網(wǎng)布置見圖3-8。3.5.2 完成工作量數(shù)據(jù)采集時(shí)，除了具備觀測(cè)條件的坐標(biāo)點(diǎn)不遺漏外，還遵照有關(guān)技

52、術(shù)規(guī)范加大了檢查點(diǎn)、復(fù)測(cè)點(diǎn)合理分布與觀測(cè)量。對(duì)本次電法綜合探測(cè)設(shè)計(jì)及完成工作量統(tǒng)計(jì)如下：表3-1 前梁鎮(zhèn)辦煤礦采空區(qū)探測(cè)工作量統(tǒng)計(jì)表 工作量方法設(shè)計(jì)工作量完成工作量坐標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)點(diǎn)復(fù)測(cè)點(diǎn)總物理點(diǎn)瞬變電磁法14851413641477高密度電法234234612953.6 測(cè)量工作1）作業(yè)依據(jù)與使用儀器測(cè)量布點(diǎn)依據(jù)煤炭電法勘探規(guī)范（MT/T8982000）、煤炭資源勘探工程測(cè)量規(guī)程(DZ/T 0187-1997)、全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范(GB/T 18314-2001)以及神木縣前梁鎮(zhèn)辦煤礦煤礦地面物探施工設(shè)計(jì)施測(cè)。使用儀器為中海達(dá)HD-v8雙頻RTK。2）坐標(biāo)基準(zhǔn)與測(cè)量控制基點(diǎn)平面采用19

53、54北京坐標(biāo)系，高斯投影三度分帶，中央子午線114度，帶號(hào)38。 高程采用1956黃海高程系。表3-2 前梁鎮(zhèn)辦煤礦測(cè)區(qū)控制點(diǎn)坐標(biāo)控制基點(diǎn)XYZ東梁煤礦4325092.47037439722.4001210.47碩嘉灣K14335410.04837436376.2091143.029瑞祥煤礦S14336455.54637440634.8441093.291老張溝煤礦G34325191.78737453463.0101147.901圖3-8 前梁鎮(zhèn)辦采空區(qū)綜合探測(cè)施工布置暨實(shí)際材料圖383）測(cè)量工作依據(jù)煤炭科學(xué)研究總院提供的控制點(diǎn)資料，在店塔鎮(zhèn)建立統(tǒng)一的控制網(wǎng)基點(diǎn)，采用實(shí)時(shí)差分（RTK）測(cè)量技術(shù)

54、進(jìn)行各礦物探點(diǎn)的施測(cè)。瞬變電磁測(cè)線33條，長(zhǎng)度29.04km，坐標(biāo)點(diǎn)1485+227個(gè)（TEM觀測(cè)點(diǎn)及施工輔助點(diǎn)），高密度測(cè)線4條長(zhǎng)度2.3km，坐標(biāo)點(diǎn)234個(gè)。本區(qū)所有測(cè)量成果都經(jīng)過了作業(yè)組的全面自檢與互檢，檢查的重點(diǎn)放在首級(jí)控制點(diǎn)和測(cè)線的放樣計(jì)算上。野外檢查部分放樣的測(cè)線，與原坐標(biāo)比較，最大誤差在0.57cm，高程較差最大在0.14，施工精度能滿足電法勘探的需要。3.7 物探技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、施工組織、質(zhì)量保證措施1）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)本次采空區(qū)綜合探測(cè)的設(shè)計(jì)、施工、資料處理與解釋、報(bào)告編寫全過程遵循國(guó)家有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：地面瞬變電磁法技術(shù)規(guī)程（DZ/T 0187-1997）；煤炭電法勘探規(guī)范（MT/T 898

55、-2000）；區(qū)域水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)綜合勘查規(guī)范（GB/T 14158-1993）；全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范（GB/T 18314-2001）；2）施工組織為保證工作質(zhì)量，強(qiáng)化管理，采取了眾多組織與技術(shù)保障措施。在人員組織與分工方面，配備充足的管理和技術(shù)人員，分工明確，責(zé)任明確，各自就位，各司其職，項(xiàng)目經(jīng)理、班組長(zhǎng)、項(xiàng)目成員各自按照自己的職責(zé)工作和負(fù)責(zé)。3）瞬變電磁法施工技術(shù)保障措施（1）數(shù)據(jù)采集前，儀器嚴(yán)格按說明書進(jìn)行標(biāo)定；（2）嚴(yán)格按試驗(yàn)所確定的采樣延時(shí)、疊加次數(shù)、回線邊長(zhǎng)進(jìn)行儀器的參數(shù)設(shè)置；（3）在施工過程中，盡量減少測(cè)線方位與點(diǎn)距的偏差，避免回線鋪成“梯形”而導(dǎo)致較大的誤差。受地形、地物條件等的影響，及時(shí)調(diào)整點(diǎn)線距和測(cè)網(wǎng)密度，并及時(shí)重測(cè)，以便最大限度地消除偶然誤差而獲得可靠、豐富的地質(zhì)信息；（4）施工過程中時(shí)刻檢查儀器和導(dǎo)線的漏電情況，保證絕緣，避免觀測(cè)曲線發(fā)生畸變，造成解釋的錯(cuò)誤；（5）在全區(qū)布置一定數(shù)量的檢查點(diǎn)，以檢查觀測(cè)資料的質(zhì)量，檢查點(diǎn)基本均勻分布在測(cè)區(qū)中；（6）為使測(cè)區(qū)內(nèi)資料盡可能完整，在測(cè)點(diǎn)通過村莊、高壓線及其它障礙物時(shí)將點(diǎn)沿線方向偏移，在實(shí)測(cè)中及時(shí)