文档介绍：煤矿采空区传感监测探测技术研究现状
1 采空区传感监测的目的与意义
矿产作为一种重要的资源,其开采形成的采空由于历史的原因,大多未进行有效地治理,而处于废弃状态,有的采空区出现了大面积的地面沉陷,有的采空出现了地面裂隙,有的尚未出现明显的反映,采空作为人类活动产生的潜在地质灾害之一,给矿山的安全生产、工程建设和人民的生命财产造成了严重的威胁。要对采空区治理,对采空区的地理位置、埋深、现状情况进行了解是关键,只有对采空区的空间分布状态有了充分的了解,治理才能有的放矢。因此,为减轻和预防由地下采空区所引发的地质灾害,建立地质灾害预警系统,探索用综合物探方法探测采空区的分布,为评价和治理提供依据是十分迫切和有意义的。目前,采空区的探测已经成为一项重要的研究课题,但是仍处于发展阶段。
2 采空区传感监测方法的研究现状
采空区的探测,目前,国内外主要是以采矿情况调查、工程钻探、地球物理勘探为主,辅以变形观测、水文试验等。其中,美国等西方发达国家以物探方法为主,而我国目前以钻探为主,物探为辅。在美国,采空区等地下空洞探测技术全面,电法、电磁法、微重力法、地震法等都有很高的水平。其中,高密度电阻率法、高分辨率地震勘探技术尤为突出,且近年来在地震CT技术方面也发展迅速。日本的工程物探技术在国外同行业中处于领先地位,应用最广泛的是地震波法,此外,电法、电磁法及地球物理测井等方法也应用得比较多,特别是日本VIC公司80年代开发研制的
“GR-810”型佐藤式全自动地下勘察机,在采空区、岩溶等空洞探测中效果良好,且后续推出的一系列产品都处于。欧洲等国家工程物探技术也较全面,在采空区的探测上,俄罗斯多采用电法、瞬变电磁法、地震反射波法、井间电磁波透射、射气测量技术等,英、法等国家以地质雷达方法应用较好,微重力法、浅层地震法也有使用。
国内近年来在利用地球物理勘探技术查明地下采空区方面作了大量的工作,采空区的探测成了工程地球物理的热点和难点问题,引起了地球物理学者的广泛关注,投入了各种各样的方法和技术,在各种物探方法中,根据其所研究地球物理场的不同,通常可分为以下几大类:
①以地下介质密度差异为基础,研究重力场变化的方法称为重力勘探;②以介质磁性差异为基础,研究地磁场变化规律的方法称为磁法勘探;③以介质电性差异为基础,研究天然或人工电场(或电磁场)的变化规律的方法称为电法勘探(或电磁法勘探);④以介质弹性差异为基础,研究波场变化规律的方法称为地震勘探; ⑤以介质放射性差异为基础,研究辐射场变化特征的方法称为放射性勘探;⑥以地下热能分布和介质导热性为基础,研究地温场变化的方法称为地热测量等。主要探测方法分类如上图。
重力勘探方法
重力勘探方法是利用地下地质体质量亏损或盈余,在地表观测他们引起的重力异常,从而确定地下地质体的分布、大小、边界等。采空区因开采形成质量亏损,从而形成低重力异常。在煤矿采空区保存完整时,形成低值剩余重力异常。在采空区塌陷而不充水时,质量亏损值不变,但负密度值减小而影响厚度增大;充水时,亏损质量得到一定补偿,比在不充水的同样情况下,负密度值减小。无论在采空区实际存在哪种情况,按一般规律都可测出局部剩余重力异常。使用高密度、高精度微重力测量和适当的资料处理解释方法,在面积上控制采空区范围。采用数字地形多剖分体高精度地改方