八一煤矿采空区测线断面成果图分析评价

柳欣辰 张峰玮 安然 向旻 尚彦军

摘 要：本文利用高密度电法对煤矿采空区进行现场测量，在测量区域内布设9条测线并使用DUK2A高密度测量系统进行测量，（其中GMD09作为背景参照值设置在未注浆区域内）。测得数据后运用Geogiga Rimager軟件进行处理取得视电阻率等值线，运用所学物探及相关地质知识和已知资料取得9幅成果图并对其中2幅具低电阻异常特点的成果图进行分析评价，最后得出测线注浆区域视电阻率值比未注浆区域高，注浆效果整体较好的结论。

关键词：高密度电法；测线；断面成果图；视电阻率值

Analysis andEvaluation of the Results of Surveying Section

in Gob Area of Bayi Coal Mine

Liu Xinchen Zhang Fengwei* An Ran Xiang Min Shang Yanjun

Xinjiang Institute of Engineering XinJiangURUMQI 830000

Abstract：The high density electrical method is used to measure the coal mine goaf，and 9 lines are set up in the measuring area and the DUK2A high density measurement system is used.（in which GMD09 is set in the non grouting area as the background reference value）.After the data were measured，the apparent resistivity contour was obtained by Geogiga Rimager software，and 9 results were obtained by using the geophysical and related geological knowledge and the known data，and the results were analyzed and evaluated.Finally，the apparent resistivity value of the line grouting area was higher than that of the non grouting area and the conclusion is that the effect of grouting is better.

Key words：Highdensity Resistivity Method；surveying line；Section results map；apparent resistivity

1 采空区概况

采空区所在地为乌鲁木齐市米东区铁厂沟八一煤矿低山丘陵区域内，[12]总体地势为南高北低，部分地区可见明显塌陷，局部回填。地层主要为第四系黄土盖层、侏罗系风化基岩和煤层。由于煤矿停采，井内水位不断上升致使采空区越加不稳定。

2 本区域的高密度电法勘察

自然界中存在的岩土体，因其各项因素如岩土类别、岩土体成分及结构、自然温度及湿度等的不同，故表现出不同的电学性质。高密度电法以这种电学性质差异为基础，通过使用仪器观测地质体表现出的电性差异及电场变化并解决某类地质问题。高密度电法勘察主要是通过不同或同一岩层因成分和机构等因素的不同而具有的不同的电阻率这一性质，使用接地电极将直流电导入地下从而建立起稳定的人工电场，然后通过于地表观测到的某点垂直方向或某剖面的水平方向的电阻率变化，继而了解岩层的分布或地质构造特点。

八一煤矿自停采至今，采空区基本趋于相对稳定。由于塌陷物填充了部分采空区，并且塌陷物内富水，这部分采空区应为低电阻异常区；[34]由于区域构造及煤层开采的影响，采空区内存在着大量的各种松散裂隙、孔隙，且煤层开采致使含水层与煤层导通，使其电阻率急剧下降呈现低阻状态，因此充水的采空区具有低电阻率的电性特征，而垮塌、断裂及离层等现象的存在，使围岩具有高电阻率的电性特征。注浆固结后，注浆加固效果好的区域和围岩具有相似的高电阻率特性，因此反映在断面图上，高电阻率区域是反映围岩和注浆加固效果好的区域，注浆效果一般的区域和含水的采空区为低电阻率区域。

3 勘察成果图分析评价

本次勘察共布设了9条测线剖面（GMD01GMD08为注浆区段，GMD09为未注浆区段），具特点的有2条测线剖面，分别是GMD04测线和GMD07测线，这两条测线整体视电阻率和未注浆区段相比均有所升高，推测这两条测线所在位置注浆效果整体较好，但是该两条测线所在区段仍存在部分视电阻率异常。例如GMD04测线250520m、6301040m及GMD07测线240580m、7301030m范围内视电阻率整体略低，根据已知资料，几组范围内存在煤层，推测为受煤层影响而导致视电阻率整体降低，则这几组范围内注浆效果一般；GMD04测线263280m段及375455m段探测深度范围内中部存在视电阻率团块状异常，测线460495m段探测深度范围内浅部存在视电阻率条带状异常，结合钻探资料，这3个区段的注浆效果一般；GMD04测线630640m段探测深度范围内中部及805840m段探测深度范围内深部存在视电阻率值低阻异常，结合钻探资料，该两个区段注浆效果一般；GMD07测线400500m、540565m段探测深度范围内中部，650690m、820855m段探测深度范围内深部视电阻率低阻异常，其中400500m、540565m段视电阻率值更低，物探推测该几组区段内注浆效果一般。[5]

4 综合分析结论

综合各测线高密度电法电阻率等值线图及物探解释断面图，我们可以得到，该采空区内布设测线测得的视电阻率整体相对较低，从图上表现为探测深度范围内浅部的视电阻率与探测范围内较高中部略低深部的视电阻相比较高，而有煤层分布的区段视电阻率较低（受煤层低阻影响）的特征。布设测线已注浆区段的整体视电阻率值与未注浆区域的视电阻率值相比有所升高，根据已知材料可以推测注浆区段内注浆效果整体较好。从各测线高密度电法电阻率等值线图上可以看出，每条测线均至少有2个低电阻率区域，最多有5个低电阻率区域，但可以看出总低电阻率区域小于注浆区域的85%，且各个低电阻率区域具备分布不连续的特点。从整体上来看，注浆区域注浆质量达到标准，已注浆区域的加固效果相對良好，但是局部注浆区域的注浆效果一般，后期需要进行再加固处理。

5 结论及建议

根据各高密度电法测线成果图上表现的异常情况分析可以得出：（1）已注浆区域内的整体注浆效果良好，且已注浆区域内的视电阻率值和未注浆区域相比整体有所升高，但效果一般的区域需要择期进行再处理。（2）在测区范围内道路能开通并正常运行的同时路基长期受到各种外部因素的影响，例如地下水的上升对路基稳定性的影响，注浆加固后的区域内的路基仍然不可避免的存在着继续变形的可能，为了应对这种可能，能够在第一时间做出反应，随时掌握路基变形动态用以确保道路的安全稳定，我建议应当尽快设置诸个用以进行监测工作的监测点。[6]（3）我们在勘察过程中发现距离注浆边界约8m处有一直径约10m，深度约12m的塌陷坑，该塌陷坑所处位置的地势相对较低，考虑到自然因素（如持续降水及融化雪水导致的塌陷坑侧壁向内坍塌）对塌陷坑的影响，我们可以预测塌陷坑具备向路基方向扩大塌陷的可能，我认为应当对该塌陷坑做预防及加固处理。

参考文献：

[1]杨镜明，魏周政，高晓伟，高密度电阻率法和瞬变电磁法在煤田采空区勘查及注浆检测中的应用[J].地球物理学进展，2014，29（1）：23.

[2]王新刚，张龙菊，冯晓腊，等.煤矿采空区塌陷地质灾害评估研究——以乌鲁木齐八道湾地区某煤矿采空区为例[J].安全与环境工程，2011，18（2）：1822.

[3]盖春平，王治.简约煤矿采空塌陷的地质灾害评估特点[J].中国煤炭学会矿井地质专业委员会2008年学术论坛，2009.

[4]张斌，范浩敏，郭峰.浅谈煤矿下伏采空区地质灾害治理[J].西部探矿工程，2014，26（7）：97100.

[5]何进，亚峰，建江，煤矿采空区综合地球物理方法探测[J].物探与化探，2012，36（1）：9697.

[6]孙娟，贡常青，郝文辉，等.河北唐山开滦赵各庄煤矿采空区地质灾害特征及防治措施[J].中国地质灾害与防治学报，2011，22（3）：4955.

项目：新疆自治区教育厅大学生创新项目（201710994045），新疆自治区教育厅地质工程重点专业，新疆工程学院地质工程重点学科

作者简介：柳欣辰（1997），新疆乌鲁木齐人，本科在读生，专业：地质工程。

*通讯作者：张峰玮（1986），新疆石河子人，实验师，硕士，研究方向：地质资源与地质工程。