高密度电法勘探在丁家渠煤矿的应用

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1、高密度电法勘探在丁家渠煤矿的应用　　(内蒙古伊泰煤炭股份有限公司，内蒙古鄂尔多斯017000) 　　摘要：文章以预先查明丁家渠4-2煤层顶板的富水性为前提，简述了高密度电法勘探的基本原理及方法特征，并在此基础上说明了高密度电法勘探的应用效果。 　　关键词：煤层顶板；高密度电法勘探；低阻富水异常区；丁家渠 　　中图分类号：P631.3(226)文献标识码：B文章编号：1007—6921(XX)20—0091—02 　　丁家渠煤矿设计生产能力120万t/年，井田内含多组煤层。4101工作面主要开采煤层为中下侏罗纪延安组4-2

2、煤层,煤层顶、底板岩性均为粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、细砂岩，裂隙不甚发育。第四系松散层分布较广，厚度较大。 　　矿区地下水的补给、径流、排泄条件受地形地貌，水文气象，地质及水文地质条件等综合因素控制，不同含水层的差异较大。预先查明4-2煤顶板的富水性，为测区水文地质评价提供条件，对确保煤矿安全生产尤为重要。基于此种情况，在80m浅的区域选择了高密度电法勘探，查清了测区内富水情况，为井下防治水工程设计提供物探依据。 1高密度电法装置类型 　　高密度电法测量装置常用的类型有以下几种(见图1)，本次电法勘探选用单极——偶极装置。

3、740)this.width=740"border=undefined>  2高密度电法基本原理 　　高密度电阻率法与常规直流电法勘探一样，是以探测地下目标体与围岩之间的导电性差异为基础的一种地球物理勘探方法。当人工向地下加载直流电流时，在地表利用相应的仪器观测其电场分布，通过研究这种人工施加电场的分布规律达到解决地质问题的目的。其电场分布满足以下偏微分方程: 　　740)this.width=740"border=undefined> 　　式中x0、y0、z0为源点坐标，x、y、z为场点坐标。当x≠x0、y≠y0

4、、z≠z0时，即只考虑无源空间时，上式变为拉普拉斯方程： 　　740)this.width=740"border=undefined> 　　但是在复杂条件下，无法求得拉氏方程的解析解，因此主要是采用各种数值模拟方法。 　　高密度电阻率法视电阻率的求取与常规电阻率方法一样，通过给供电电极A和B供电流I，利用测量电极M和N测量电位差△U就可以获得MN两点间的视电阻率值。 　　740)this.width=740"border=undefined> 　　在实际工作中，根据供电电流、观测电位差，可通过式求得观测点x处的视电阻率值。

5、 　　本次勘探深度为地表以下4-2煤以上约40m～80m范围内，涉及的地层主要为侏罗系中下统延安组与第四系全新统。 　　电法勘探的主要地质任务：①探查4-2煤顶板以上的含水层富水性异常的分布位置；②对含水性异常的相对含水强度做出预测、预报，为地面或井下探放水工作的开展提供可靠的坐标点，指导矿方防治水工作的开展；③探测4-2煤上覆第四系厚度和基岩厚度。 　　高密度直流电法以对低阻体敏感，分辨率高而成为常用的探测富水性的方法，在陕北的多个矿区采用高密度电法探测主采煤层顶板的富水性并且取得了较好的勘探效果。根据本次的探测任务，本

6、次物探方法采用分辨率较高的高密度直流电法。 　　不同岩性的地层具有不同的导电性。一般泥岩、粉砂岩、中粗砂岩其电阻率值是逐渐增高的。本次电法勘探涉及的主要地层为第四系松散层和煤系地层，松散层不含水时的电阻率一般较高，达几百甚至上千欧姆米，而当松散层含水性较好时，其电阻率会变得很低。煤系地层的电阻率比较低，一般为几十欧姆米。这种纵向电性差异为基岩界面的圈定提供了良好的物性基础。同时，在横向上岩层导电性相对均一，纵向上视电阻率的变化规律基本一致，当地层中某些部位富水时，由于含水体具有良好导电性，它与围岩会产生明显的电性差异。应用高密度直

7、流电法探测技术采集岩石的视电阻率值，通过对所采集数据进行定性和定量处理就可以发现富水低阻异常部位，这就是采用高密度直流电法探测富水异常的地球物理前提。 3方法特点 　　高密度电阻率法实际上是一种阵列勘探方法，本次高密度电法野外施工采用规则二维测网布置，“线×点”为40m×10m，即设计线距40m，点距10m。野外测量时只需将全部电极(几十至上百根)置于测点上，然后利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采集，当将测量结果送入微机后，还可对数据进行处理并给出关于地电断面分布的各种图示结果。 3.1异常划分原则

8、 　　异常划分通常有2种途径来确定：①根据探测区内已知电性及水文地质条件来定；②在一个新的矿区，根据对实测曲线的数理统计分析计算得到。 　　740)this.width=740"border=undefined>