深部礦井陷落柱與物探技術(shù)的簡(jiǎn)單應(yīng)用資料

成績(jī)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2010級(jí)碩士研究生課程考試試卷考試科目采礦新技術(shù)考試時(shí)間2011年4月學(xué)生姓名王龍飛學(xué)號(hào)ZS10020129所在院系礦業(yè)工程學(xué)院任課教師柏建彪中國(guó)礦業(yè)大學(xué)研究生院培養(yǎng)管理處印制深部礦井陷落柱與物探技術(shù)的簡(jiǎn)單應(yīng)用摘要：本論文基于對(duì)礦井深部陷落柱的探測(cè)案例分析，從各種探測(cè)方法的原理和優(yōu)缺點(diǎn)適應(yīng)性出發(fā)，對(duì)不同類型的陷落柱分別采用不同的方法或者綜合方法進(jìn)行勘探，從而能夠更加精確的了解礦井深部的地質(zhì)構(gòu)造，減少因陷落柱問題二引發(fā)的礦井事故，更加保證從事煤炭工作人員的生產(chǎn)安全。關(guān)鍵詞:深部礦井開采；陷落柱；電法勘探；綜合勘探技術(shù)Thispaper,basedondeepminecollapsecolumndetectioncasestudiesfromavarietyofdetectionmethodsandadvantagesanddisadvantagesofadaptabilityoftheprincipleofdifferenttypesofcollapsecolumnswereintegratedindifferentwaysormethodsofexploration,allowingmorepreciseunderstandingofminethedeepgeologicalstructure,reducingthefallissueofthesecondcolumnofminecausedanaccident,andmoretoensurestaffengagedincoalproductionsafety.Intheend,thepaperwillsummarizeasetofreasonablecomprehensivedetectionmethodfordetectingmoreprecise.Keywords:Deepmineproduction;collapsecolumn;electricalprospecting;integratedexplorationtechnology1現(xiàn)階段的基本問題煤礦深部開采是世界上大多數(shù)主要采煤國(guó)家目前和將來要面臨的問題。在世界主要采煤國(guó)家中,德國(guó)、英國(guó)、波蘭、俄羅斯、日本等國(guó)家采礦業(yè)較為發(fā)達(dá),煤礦開采深度每年以8～16m的速度增加,率先進(jìn)入了礦井的深部開采。國(guó)外部分煤礦深部開采現(xiàn)狀見表1。表1國(guó)外煤礦深部開采現(xiàn)狀國(guó)別英國(guó)日本德國(guó)波蘭南非俄羅斯平均開采深度/m700112594769024501300我國(guó)的國(guó)有重點(diǎn)煤礦中,采深大于700m的有75多處,約占我國(guó)煤礦開采總數(shù)的12.5%,分布在開灤、北京、雞西、沈陽、撫順、新汶、徐州和長(zhǎng)廣等開采歷史較長(zhǎng)的東部礦區(qū)。在采深超過1000m的礦井中,有沈陽彩屯礦(1199m),開灤趙各莊礦(1160m),新汶孫村礦(1055m),北票冠山礦(1059m)和北京門頭溝礦(1008m)。開灤唐山礦、馬家溝礦和林西礦,阜新王家營(yíng)礦等礦井的開采深度接近1000m。我國(guó)國(guó)有重點(diǎn)煤礦開采深度的變化趨勢(shì)見表2。表2我國(guó)煤礦深部開采深度的變化趨勢(shì)時(shí)間/a19801995200020102020開采深度/m2884285007001200隨著礦井深度的加深的，帶來的問題也開始增多，如巖爆頻率和強(qiáng)度均明顯增加、巷道圍巖變形量大、采場(chǎng)礦壓顯現(xiàn)劇烈、巷道底臌量大、瓦斯涌出量增大、地溫升高、作業(yè)環(huán)境惡化，陷落柱錯(cuò)綜復(fù)雜。其中巖溶陷落柱是影響我國(guó)一些煤礦正常采掘和安全生產(chǎn)的地質(zhì)問題之一，陷落柱的存在不僅給煤礦的安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅,而且降低了煤礦的經(jīng)濟(jì)效益。深部煤炭開采是未來礦上發(fā)展的主流,進(jìn)行深部開采所帶來的采礦技術(shù)研究勢(shì)在必行，因此,有必要總結(jié)陷落柱的發(fā)育規(guī)律,找出合適的探測(cè)方法，從而減少事故的發(fā)生。2礦井深部開采的探測(cè)技術(shù)及國(guó)內(nèi)研究歷史現(xiàn)狀陷落柱危害巨大，對(duì)它的預(yù)測(cè)是煤礦開采過程中必須首先解決的大問題。近10年來，人們?cè)趶牡刭|(zhì)角度對(duì)陷落柱進(jìn)行研究的同時(shí)，已經(jīng)從陷落柱的物探探測(cè)技術(shù)方面進(jìn)行了大量的研究工作。而井下工作比井上開展得更普遍。目前，井下對(duì)陷落柱的探測(cè)及預(yù)測(cè)一般采取下述方法進(jìn)行：（1）利用陷落柱發(fā)育規(guī)律預(yù)測(cè)利用陷落柱發(fā)育的分區(qū)性、與斷裂構(gòu)造的共生性，做出陷落柱發(fā)育密度等值線圖，有重點(diǎn)地進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。地下水強(qiáng)徑流帶及附近，是預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的重點(diǎn)地段。（2）利用井下發(fā)現(xiàn)的異?，F(xiàn)象預(yù)報(bào)當(dāng)采掘工作工作面接近陷落柱時(shí)，煤層及頂?shù)装鍟?huì)發(fā)生各種異?，F(xiàn)象。一是煤巖層產(chǎn)狀發(fā)生向陷落柱傾斜的變化，傾角變化在5度左右，一般在距陷落柱30m左右可發(fā)現(xiàn)明顯變化，傾斜方向指向陷落柱位置；二是裂隙或小斷層增多，主要是落差較小的正斷層，斷層傾向指向陷落柱方向，走向圍繞陷落柱發(fā)育；三是煤層及頂?shù)装宄霈F(xiàn)淋水現(xiàn)象，這種情況僅限于含水的陷落柱（3）巷探利用小斷面巷道可以查明陷落柱的確切位置、形狀和大小等。更重要的是可以查明陷落柱的井下出露特征及對(duì)周圍正常煤層的破壞程度和影響范圍等。在沒有鉆探條件或鉆探達(dá)不到預(yù)期效果的地區(qū)，盡管其工作量大、費(fèi)用高，但只要生產(chǎn)需要，就應(yīng)該對(duì)物探認(rèn)為沒有突水危險(xiǎn)的陷落柱進(jìn)行巷探。但巷探必須結(jié)合采掘生產(chǎn)需要，盡量做到一巷多用。（4）鉆探鉆探具有比巷探工程量小、費(fèi)用低，比物探結(jié)果更直觀更準(zhǔn)確的特點(diǎn)。它使用范圍廣，既可查明巷道前方有無陷落柱，也可查明回采工作面內(nèi)有無隱伏陷落柱的存在。（5）無線電波透視法勘探其方法是在工作面回風(fēng)巷發(fā)射，運(yùn)輸巷接收或在運(yùn)輸巷發(fā)射，回風(fēng)巷接收。將個(gè)測(cè)點(diǎn)的理論場(chǎng)強(qiáng)值、實(shí)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)值及衰減值繪制成三條曲線進(jìn)行比較，便可初步判斷陷落柱的位置及規(guī)模。（6）槽波地震勘探槽波地震分透射法和反射法兩種。透射法適用于探測(cè)回采工作面中的隱伏陷落柱，反射法適用于探測(cè)掘進(jìn)巷道及工作面內(nèi)的陷落柱。反射法還可以根據(jù)槽波傳播速度和反射波到達(dá)時(shí)間來確定陷落柱的位置。（7）瑞利波勘探瑞利波只需要一條巷道就可探測(cè)，并能確定陷落柱的位置。（8）直流電法勘探直流電法適用于陷落柱含水性的探測(cè)，當(dāng)陷落柱含水時(shí)，將在曲線上表現(xiàn)出穩(wěn)定的低阻段，其寬窄代表了含水性的大小。但一般來說直流電法對(duì)陷落柱的含水性探測(cè)效果較好，而對(duì)陷落柱的位置和形態(tài)探測(cè)精度較低。（9）紅外線測(cè)溫紅外線測(cè)溫對(duì)陷落柱的含水性探測(cè)效果較好，且對(duì)各種巷道條件都適用。如果陷落柱含水，則在其周圍形成一個(gè)穩(wěn)定的低溫場(chǎng)，造成煤層溫度異常區(qū)。多年來，對(duì)陷落柱進(jìn)行的物探方法方面的研究報(bào)導(dǎo)多屬單個(gè)物探分支，多具有片面性。1990-1992年間，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)先后在山西的晉城、陽泉等地進(jìn)行了陷落柱的綜合探測(cè)研究，利用遙感、直流電法、高精度磁法、重力、測(cè)氡、甚低頻電法及反射波地震等方法在已知陷落柱上進(jìn)行了研究。但因當(dāng)時(shí)認(rèn)識(shí)不足，且未能預(yù)先對(duì)陷落柱進(jìn)行有針對(duì)性的知識(shí)儲(chǔ)備性的研究。未能取得突破。之后，該校對(duì)直流電法探測(cè)陷落柱進(jìn)行了研究，以數(shù)值模擬、水槽物理模型等為手段，取得了非常重要的成果，但因?yàn)橹绷麟姺ū旧淼木窒扌?，該法難以得到推廣應(yīng)用；與此同時(shí)，該校還對(duì)地震方法探測(cè)陷落柱進(jìn)行了一定的研究，但僅限于簡(jiǎn)單的超聲模擬及數(shù)值計(jì)算及井下實(shí)驗(yàn)，野外地震方法的研究應(yīng)用沒有涉及。近年來，有些單位和研究人員也進(jìn)行了物探方法探測(cè)陷落柱的研究。如：張獻(xiàn)民等進(jìn)行了高密度電法探測(cè)陷落柱的有限數(shù)值模擬及實(shí)際探測(cè)，得到了相關(guān)裝置參數(shù)、資料處理等方面的有益結(jié)論；中國(guó)煤田地質(zhì)局組織進(jìn)行了三維地震勘探陷落柱的研究工作；楊德義等人認(rèn)為，繞射波是地震探測(cè)陷落柱的標(biāo)志，并提出了“延遲繞射波”的概念。同時(shí)，井下探測(cè)陷落柱的研究，如層析成像、微重力、瞬變電磁等也有人進(jìn)行過。因煤礦開采等方面的迫切需求，目前在山西等地，對(duì)陷落柱的探測(cè)已經(jīng)成為電法勘探的主要目標(biāo)之一，選擇陷落柱的深部礦井電法勘探的課題為研究對(duì)象，對(duì)礦井的開采有很大幫助。因此，本課題的研究具有重大的實(shí)際意義和潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值以及社會(huì)意義。3礦井深部開采的地球物理特征我國(guó)關(guān)于陷落柱的記錄最早出現(xiàn)在20世紀(jì)40年代初的文獻(xiàn)中。在此之前，山西太原西山煤礦、陽泉煤礦、靈石富家灘石膏礦和河北井陘煤礦都發(fā)現(xiàn)了這種構(gòu)造。陷落柱又稱巖溶塌陷,它是巖溶發(fā)育到晚期的必然產(chǎn)物。沒有巖溶的產(chǎn)生發(fā)展,就沒有陷落柱的形成。因此,要弄清陷落柱的成因,必須首先了解巖溶產(chǎn)生的先決條件。巖溶是形成陷落柱的先決條件，此溶洞的形成機(jī)理是巖溶陷落柱形成過程中的核心問題：一般認(rèn)為，巖溶發(fā)育必須具備4個(gè)條件：一是有可溶液性巖層；二是具有良好的地下水通道；是有豐富飽和的侵觸性水質(zhì)；四是有地下水排泄口，以便加劇地下水的交替作用。筆者認(rèn)為：這4個(gè)條件無疑是形成巖溶發(fā)育必備的物質(zhì)條件，但由于巖溶洞穴僅是局部地層中形成的構(gòu)造體，因此，對(duì)上述物質(zhì)條件都具備的一個(gè)煤田或一個(gè)礦區(qū)來講，其關(guān)鍵只涉及導(dǎo)致下部巖溶洞穴發(fā)育局部區(qū)域范圍內(nèi)地質(zhì)和條件的分析研究，對(duì)揭露和正確反映巖溶洞穴形成的本質(zhì)特征才具有重要意義：在4個(gè)物質(zhì)條件都具備的煤田或煤礦，在構(gòu)造力作用下，引起的局部溶性巖層較強(qiáng)的褶皺變彤或斷裂位移，以及在其伴生的節(jié)理或劈理等構(gòu)造發(fā)育，使局部巖層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)固情彤和整體性等發(fā)生了變化。原正常巖層遭到不同程度的破壞，極易形成巖層破碎發(fā)育區(qū)，并存地下水的強(qiáng)烈交替破壞作下，被侵蝕“掏空”形成巖溶洞穴的發(fā)育部位。因此，巖溶洞穴的形成必須具備以下兩點(diǎn)：一是必須具備巖溶發(fā)育的上述4個(gè)物質(zhì)條件；二是必須具備巖溶洞穴的地質(zhì)環(huán)境。由于地下水在煤系地層下伏可溶性雷口坡灰?guī)r裂隙內(nèi)長(zhǎng)期沖刷、溶蝕的結(jié)果或者說在長(zhǎng)期的物理,化學(xué)作用下形成的溶洞暗河,在上覆巖層的重力作用下,溶洞頂部地層逐步破碎塌陷,最終形成了陷落柱。按形成時(shí)代分類：包括古陷落柱和現(xiàn)代陷落柱。按照碳酸鹽巖的出露情況，巖溶可分為三種類型：裸露型巖溶，指可溶巖裸露地表的地區(qū)所發(fā)育的巖溶；覆蓋型巖溶，指被松散堆積物覆蓋的巖溶；埋藏型巖溶，指已成巖的非可溶性巖層之下的可溶巖層所發(fā)育的巖溶。巖溶塌陷在各類巖溶區(qū)都有發(fā)生，而陷落柱是煤系下伏溶洞塌陷的產(chǎn)物，屬埋藏型巖溶塌陷。華北地區(qū)巖溶陷落柱已見于晉、冀、豫、陜、蘇等省的二十余個(gè)煤田中，以汾河沿岸，太行山東、西麓礦區(qū)最為發(fā)育，如西山、汾西、霍州、陽泉、井陘等礦區(qū)。按幾何形態(tài)分類：平面形態(tài)、剖面形態(tài)、中心軸的形態(tài)是反映陷落柱幾何形態(tài)的基本要素，克根據(jù)這些要素對(duì)陷落柱進(jìn)一步分類。根據(jù)平面形狀可分為：圓形、橢圓形、不規(guī)則形陷落柱（圖2-2-1）。圖3-1陷落柱的平面示意圖根據(jù)剖面形狀可分為：圓錐狀、圓筒狀、斜塔狀和不規(guī)則狀陷落柱（圖1-2）。（a）圓通形陷落柱（b）錐體形陷落柱（c）斜塔形陷落柱（d）不規(guī)則形陷落柱圖3-2陷落柱的剖面形態(tài)一般認(rèn)為，陷落柱的中心軸面應(yīng)垂直所穿過的巖層層面，但由于所穿過巖層的產(chǎn)狀變化、巖石物理力學(xué)性質(zhì)差異、裂隙發(fā)育程度不同，加上后期構(gòu)造的改變和影響，陷落柱的中心軸常有變化。按導(dǎo)水性分類：陷落柱突水淹井是煤礦重大危害之一。華北型煤田由陷落柱引起礦井突水的次數(shù)雖然不多，但由于陷落柱的隱蔽性，且直接與奧陶灰?guī)r相聯(lián)系，一旦突水，危害極大，因此煤礦生產(chǎn)對(duì)陷落柱的導(dǎo)水性十分關(guān)注，綜合分析，將其分為不導(dǎo)水性、弱導(dǎo)水性、中等導(dǎo)水性和強(qiáng)導(dǎo)水性，陷落柱的導(dǎo)水性至關(guān)重要，有時(shí)即使是規(guī)模很小的導(dǎo)水陷落柱，也可能造成較大的的危害。4礦井深部開采陷落柱的探測(cè)方法的基本原理坑道無線電波透視法，又稱坑透法。電磁波在地下巖層中傳播時(shí)，由于各種巖、礦石電性（電阻率ρ和介電常數(shù)ε）的不同，它們對(duì)電磁波能量吸收不同，低阻巖層對(duì)電磁波具有較強(qiáng)的吸收作用，當(dāng)波前進(jìn)方向遇到斷裂構(gòu)造所出現(xiàn)的界面時(shí)，電磁波將在界面上產(chǎn)生反射和折射作用，也造成能量的損耗，致使接收巷道中的電磁波信號(hào)十分微弱甚至接收不到透射信號(hào)，形成所謂的透射異常（又稱陰影異常，見圖3-1-1a、b）。研究采區(qū)煤層、各種構(gòu)造及地質(zhì)體對(duì)電磁波的影響所造成的各種無線電波透視異常，從而進(jìn)行地質(zhì)推斷和解釋，這就是坑透法的基本原理。圖4-1電磁波透視法工作原理圖a—礦井巷道工作布置圖b—衰減曲線剖面圖礦井直流電法又稱為礦井電阻率法，其測(cè)點(diǎn)位于地下巷道或采場(chǎng)內(nèi)，與探測(cè)目標(biāo)體的相對(duì)位置關(guān)系較為復(fù)雜，為針對(duì)性地解決各類地質(zhì)問題，電極的排列形式、移動(dòng)方式等多有變化，從而衍生出不同的礦井電阻率法。一般，電極的移動(dòng)方式?jīng)Q定著礦井電阻率法的工作原理，電極的排列方式?jīng)Q定著礦井電阻率法的分辨能力和電性響應(yīng)特征，而勘探目標(biāo)體相對(duì)測(cè)點(diǎn)的空間位置決定了礦井電阻率法的布極位置。按照工作原理，礦井電阻率法可分為：礦井電剖面法、礦井電測(cè)深法、巷道直流電透視法、集測(cè)深和剖面法于一體的礦井高密度電阻率法、直流層測(cè)深法和直流電法超前探等。按照裝置形式的不同，每類方法又可細(xì)分為若干種分支方法。礦井電剖面法可分為偶極剖面法、對(duì)稱四極剖面法、三極剖面法、微分剖面法。礦井電測(cè)深法可分為對(duì)稱四極電測(cè)深和三極電測(cè)深。巷道電透視法又分為三極電透視法、赤道偶極電透視法、音頻電透視法等。根據(jù)測(cè)點(diǎn)和電極在巷道中的位置，又可分為巷道頂板、底板和側(cè)幫電阻率法等。例如，當(dāng)電極全部布置在巷道底板上時(shí)，對(duì)應(yīng)的電測(cè)深法稱為巷道底板電測(cè)深，當(dāng)電極全部布置在巷道一幫上時(shí)對(duì)應(yīng)的電測(cè)深法稱為巷道側(cè)幫電測(cè)深法，等等[23,25]。目前，礦井水文物探中常用的礦井電阻率法見表3-1-1所示。表4-1常用礦井電阻率法及應(yīng)用范圍方法主要應(yīng)用范圍巷道底板電測(cè)深法探測(cè)煤層底板隱伏的斷層破碎帶、導(dǎo)水通道、含水層厚度、隔水層厚度等。礦井電剖面法探測(cè)煤層底板隱伏的斷層破碎帶、導(dǎo)水通道。直流電透視法探測(cè)采煤工作面頂板、底板內(nèi)富水區(qū)、含水裂隙帶、陷落柱范圍等。三極超前探探測(cè)掘進(jìn)巷道迎頭前方的含水構(gòu)造。瞬變電磁法（TransientElectromagneticMethod，簡(jiǎn)稱TEM）是利用不接地回線或電極向地下發(fā)送脈沖式一次電磁場(chǎng)，用線圈或接地電極觀測(cè)由該脈沖電磁場(chǎng)感應(yīng)的地下渦流產(chǎn)生的二次電磁場(chǎng)的空間和時(shí)間分布，來解決有關(guān)地質(zhì)問題的時(shí)間域電磁法。瞬變電磁法的激勵(lì)場(chǎng)源主要有兩種，一種是回線形式（或載流線圈）的磁源，另一種是接地電極形式的電流源。下面以均勻大地的瞬變電磁響應(yīng)為例，來討論回線形式磁偶源激發(fā)的瞬變電磁場(chǎng)，從而闡述瞬變電磁法測(cè)深的基本理論。5礦井深部開采陷落柱的應(yīng)用實(shí)例分析觀臺(tái)煤礦位于河北、河南兩省交界處磁縣境內(nèi)，目前開采的2#煤，其頂板為粉砂巖，底板為砂質(zhì)泥巖，巖層賦存穩(wěn)定。2004年8月，在一270西回風(fēng)巷掘進(jìn)時(shí)發(fā)現(xiàn)有明顯的構(gòu)造變化。為保證礦井安全生產(chǎn)和消除隱患，采用電透視勘探方法對(duì)其進(jìn)行探測(cè)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件及解決問題的需要，電透視探測(cè)的2個(gè)發(fā)射點(diǎn)即供電點(diǎn)A1、A2均位于一270西回風(fēng)巷內(nèi)。其中，Al供電點(diǎn)位于柱體一側(cè)，A2供電點(diǎn)位于柱體另一側(cè)距三下山巷道40m處，兩供電電極之間相距約155m。A1供電時(shí)，因臨近西運(yùn)輸大巷的巷道已廢棄，故將測(cè)量接收點(diǎn)布置在一270西運(yùn)輸大巷175—285m及下山巷道295—355m范圍內(nèi)。在一270西運(yùn)輸大巷布置接收點(diǎn)l2個(gè)，間距為lOm；在下山巷道有l(wèi)3個(gè)接收點(diǎn)，間距為5m。A2供電時(shí)，在一270西運(yùn)輸大巷40—230m的范圍內(nèi)布置測(cè)量接收點(diǎn)2O個(gè)，間距為10m。現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)結(jié)束后，對(duì)探測(cè)所得數(shù)據(jù)資料進(jìn)行整理，并繪制電法透視曲線圖。Al供電時(shí)，由圖4-1-3(a)中曲線分析可知，在下山巷道295—3051TI范圍內(nèi)，由于開采巷道的影響，致使電阻率值偏高。在305—315m電阻率較高，而315m處出現(xiàn)一個(gè)低值是因?yàn)榇嬖跀鄬悠扑閹АＳ捎?25—335m段靠近陷落柱，電阻率值呈下降趨勢(shì)。335—355m明顯低于其它巷段電阻率值。分析認(rèn)為，陷落柱導(dǎo)電性較好，總體呈低阻。因此，A1—335m(C1)連線位置即是陷落柱邊界位置。由圖4-1-3(b)中曲線分析可知，在一270西大巷探測(cè)段內(nèi)，電阻率總體較高是受開采巷道的影響。在205m時(shí)，電阻率明顯降低，特別是在215～235m巷段，電阻率值最低，這是因?yàn)榕c巷道側(cè)方采空區(qū)局部積水有關(guān)，并非陷落柱影響。245～285m為高電阻帶，這是因?yàn)槎鄺l巷道及側(cè)方采空區(qū)的影響所致。圖5-1A1供電電透視曲線A2供電時(shí)，由圖4-1-4中曲線分析可知，在一270西大巷4O～90m巷段，電阻率值明顯低于其它巷段，主要是此陷落柱導(dǎo)電能力較強(qiáng)。90m電阻率開始增大，100m處呈現(xiàn)峰值，這是因?yàn)橄萋渲突鶐r交替邊界處巖性明顯變化所致，所以陷落柱邊界位置在A2～90m(C2)連線一帶。110～170m電阻率逐漸升高，190m出現(xiàn)峰值與巷道及側(cè)方采空區(qū)有關(guān)。210～220m巷段內(nèi)測(cè)量電阻率值較低，是受斷層破碎帶的影響，以及與巷道側(cè)方采空區(qū)內(nèi)局部積水有關(guān)。以上通過對(duì)數(shù)據(jù)資料和電透視曲線的綜合分析，確定該陷落柱位于2煤層位，截面形態(tài)呈橢圓狀，預(yù)測(cè)陷落柱長(zhǎng)軸方向與一270西回風(fēng)巷斜交，上山方向邊界距回風(fēng)巷約35m。圖5-2A2供電電透視曲線為防治陷落柱突水，將原回風(fēng)巷改道在陷落柱的西側(cè)，并采取了一系列相應(yīng)措施加以防范。西山礦務(wù)局西曲礦采區(qū)，表層為新生界黃土覆蓋，厚度在幾米到幾十米變化，下覆地層為二疊系、石炭系及奧陶系。本次瞬變電磁測(cè)量?jī)x器選用兵WDC-2B型瞬變電磁儀，采用重疊回線倒“8”字型裝置。該裝置具有輕便、高效、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，線框邊長(zhǎng)為5m，供電電流7A左右，點(diǎn)距10m。圖4-3-1為=2\*ROMANII測(cè)線的多測(cè)道V（t）剖面圖。從圖中可以看出，在86°-90°點(diǎn)出現(xiàn)“V”字型低值異常，且86°點(diǎn)和90°點(diǎn)處出現(xiàn)“峰”與“谷”相對(duì)應(yīng)的異常特點(diǎn)，為陷落柱的位置。在早期測(cè)道，低值異常范圍較小，到中、晚期測(cè)道，低值異常范圍逐漸變大，異常形態(tài)反映了陷落柱的賦存形態(tài)，為上小下大的喇叭狀。圖5-3多測(cè)道V（t）剖面圖圖5-4等視電阻率斷面圖同時(shí)，在=2\*ROMANII測(cè)線上進(jìn)行了直流電測(cè)深工作。裝置采用溫納裝置，供電電極距AB/2最小為3m，最大為90m。根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)繪制了等視電阻率斷面圖，見圖4-3-2。從圖4-3-2中可以看出，86°-92°點(diǎn)等值線明顯出現(xiàn)了一個(gè)高阻閉合圈，為陷落柱的反映，與瞬變電磁法所反映的陷落柱位置、形態(tài)一致。根據(jù)瞬變電磁法確定陷落柱以后，該礦進(jìn)行了井下鉆探驗(yàn)證，結(jié)果表明對(duì)陷落柱的定性及位置確定可靠、效果良好。6結(jié)論各種地球物理技術(shù)在陷落柱探測(cè)中的應(yīng)用仍有待于進(jìn)一步提高。礦井直流電法技術(shù)是一種理論較為成熟，應(yīng)用較為廣泛的井下探測(cè)方法，主要要有：探測(cè)工作面煤層頂板巖層內(nèi)富水異常區(qū)，為打鉆疏放水提供靶區(qū)；探測(cè)工作面煤層底板含水層、隔水層厚度及埋深；調(diào)查底板灰?guī)r巖溶及其發(fā)育影響范圍；圈定底板隱伏斷層帶、裂隙發(fā)育帶等垂直導(dǎo)水通道。探查巷道掘進(jìn)前方富水異常體，如：斷層帶、陷落柱、采空區(qū)老窯水。探測(cè)工作面內(nèi)部的小斷層、陷落柱、火成巖體、封堵不良鉆孔等。但其施工效率相對(duì)較低，受巷道空間影響較大，非接觸探測(cè)將是該方法的研究方向。礦井瞬變電磁法是在分析天線接收信號(hào)的基礎(chǔ)上，來識(shí)別地質(zhì)異常信息，進(jìn)而達(dá)到探測(cè)目的，有以下特點(diǎn)：（1）由于采用邊長(zhǎng)小于3m的多匝小線框，具有測(cè)量設(shè)備輕便、工作效率高、靈活方便等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于其他礦井物探方法無法施工的巷道（巷道長(zhǎng)度有限或巷道掘進(jìn)迎頭超前探測(cè)等），可采用測(cè)量裝置小、輕便的礦井瞬變電磁法探測(cè)。（2）無高阻煤層屏蔽影響，能反映頂、底板內(nèi)地質(zhì)情況。（3）由于采用小線圈測(cè)量，點(diǎn)距更密（一般為2~20m），可降低體積效應(yīng)，提高勘探的橫向分辨率。（4）指向性好，可靈活探測(cè)不同方向的異常：利用礦井瞬變電磁法小線框發(fā)射電磁波的方向性，可分別用于探測(cè)巷道底板下一定深度內(nèi)含水異常體垂向和橫向發(fā)育規(guī)律、頂板一定范圍內(nèi)含水低阻異常體的發(fā)育規(guī)律及巷道掘進(jìn)迎頭超前探測(cè)等。（5）由于瞬變電磁法關(guān)斷時(shí)間的影響，與其它物探方法相比無法探測(cè)到更淺部的異常體，在淺部形成20m左右的盲區(qū)。（6）礦井瞬變電磁法勘探受井下金屬儀器設(shè)備（采煤機(jī)械、變壓器、金屬支架等）的影響較大，需要在資料處理解釋中進(jìn)行校正或剔除。（7）多解性問題。（8）理論有待深入研究?，F(xiàn)在煤礦的開采過程中，綜采工作面的寬度越來越大，對(duì)于無線電波透視法來說，提高儀器功率，增大穿透距離將是其關(guān)鍵所在，綜合曲線解釋法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)潔、直觀，但存在著許多不足，諸如圈定的異常范圍比實(shí)際地質(zhì)體范圍大得多，異常重疊和多個(gè)目標(biāo)體存在的情況下難以區(qū)分，而且不同發(fā)射點(diǎn)異常幅度不具有可比性等，因而解釋精度明顯偏低，已不能完全滿足生產(chǎn)需要。高產(chǎn)高效是煤炭工業(yè)先進(jìn)水平的標(biāo)志，也是煤礦發(fā)展的根本出路，這要以良好的地質(zhì)條件為基礎(chǔ)。礦井地質(zhì)安全保障系統(tǒng)就是在綜合地質(zhì)分析的基礎(chǔ)上，使用先進(jìn)的地質(zhì)、物探技術(shù)及裝備，依據(jù)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)處理構(gòu)成的現(xiàn)代綜合探測(cè)技術(shù)，對(duì)煤礦采區(qū)、綜采工作面和掘進(jìn)前方地質(zhì)條件進(jìn)行綜合勘探和評(píng)價(jià)，快速準(zhǔn)確查明影響開采的陷落柱構(gòu)造及各種地質(zhì)異常，為礦井安全生產(chǎn)工作提物探技術(shù)保障。建