测氡法和瞬变电磁法在探测煤矿采空区的应用.pdf

第32卷第6期 物 探 与 化 探 V0【．32．No．6 2008年 12月 GEOPHYSICAL ＆ GEOCHEMICALEXPLORATION Dee．．2O08 测氡法和瞬变电磁法在探测煤矿采空区的应用 杨建军，申燕，刘鸿福 (太原理工大学 矿业工程学院，山西太原 030024) 摘 要 ：介绍了活性炭测氡法探测采空区的基本原理。用测氡仪器测量其氡的衰变子体放射出伽马射线的强度，从 而了解氡气浓度的高低 ，便可知采空区的位置。根据采空区的地球物理特征，利用瞬变电磁法，通过分析拟视电阻 率断面图，准确地探测出了采空区的位置。以探测山西省西山煤电集团有限公司东 曲矿采空区为例，来说明活性 炭测氡法和瞬变电磁法在探测采空区是可行的。 关键词：活性炭测氡法；瞬变电磁法；煤矿采空区 中图分类号：P631 文献标识码：A 文章编号：1000—8918(2008)06—0661～04 煤炭是我国的主要资源，但近年来煤炭的过度 电阻率值由大到小依次为：采空区(空洞)、灰 开采已使地下形成了大量的采空区，尤其是小煤矿 岩、煤层、砂岩、泥岩、含水裂隙岩层。 的无证无序 的开采 ，开采后不知道采空区的具体位 上述仅是不同岩层的常规值，当岩层有各种松 置，严重影响当地的经济建设，引发地质灾害，给大 散的裂隙、孔隙存在，且含有地下水时，将会改变原 矿的开采及其他的工程建设带来了灾难或经济损 来的物理特性，使其电阻率急剧下降。这种变化程 失，因此探测采空区就成了地质勘探 的一个重要任 度正比于松散的裂隙、孔隙中的含水强弱。煤层被 务。确定采空区的方法有很多，笔者用活性炭测氡 采空后，在煤层上下岩层间形成一定的空隙，破坏了 法和瞬变电磁法相结合来确定采空区的位置。 岩石的完整性和连续性，故该处电阻率值明显高于 周边完整岩石处的电阻率，表现出明显的局部高阻 1 测氡的方法 特性，当采空区的空隙被水充填，其电阻率呈低阻反 氡气测量法已作为地球物理勘探工作中一种便 映，这些特性成为瞬变电磁法探测地下采空区良好 利、有效的放射性探测技术，在众多领域中得到了广 的地球物理勘探前提。根据采空区电性特征不同， 泛应用。测氡方法众多，常用的方法有活性炭测量、 采空区可 以分为低阻采空区和高阻采空区。 常规氡气测量、仪径迹蚀刻测量、仅杯 (卡)测量、P0 3 地质概况 测量、 聚集器测量和热释光测量等等 ¨J。 本次测氡法采用的是活性炭测氡法。活性炭测 探测区位于山西省古交市东南部5km处，高五 氡法是氡气测量方法中一种静态、累积的测氡方法， 足和王龙村之问，西山煤电集团有限公司东曲矿三 其原理是将活性炭吸附器埋于地下一段时问，取出 采区东部。该区属中低山区，沟谷发育，地面覆盖第 吸附器，并将吸附器放人仪器测量其氡的衰变子体 四系地层，大部分基岩出露，地形总体呈东南高西北 放射出伽马射线的强度，从而了解氡气浓度的高低。 低。区内最高点位于探测区东南部，海拔 1327m， 这为在地球表面通过研究氡气浓度的高低来了解地 最低点位于工作区西部沟谷底，海拔 1152nl，最大 球深部信息提供了理论基础。 相对高差 165m。探测区位于马兰向斜的东翼，受 新华夏系泰国山式断裂的控制。地层走向北西，倾 2 瞬变电磁方法