高密度电阻率成像技术在老空区探测中的应用

摘 要：高密度电法探测技术就是利用不同物质电阻率大小不一样的原理来探测水体，正常岩层中存在含水体，其电场响应特征表现为视电阻率降低，富水性越强，视电阻率越低，通过高密度电阻率成像法探测，可以比较准确地圈定低阻异常区，从而判断是否存在含水体及含水程度，水体或者含水岩体电阻率在35Ω.m以下，然而岩体如果不含水电阻率能达到千Ω.m以上甚至更高。

关键词：高密度电法；电阻率；老空区

引言

近年来煤矿采空区透水事故频发，国家煤矿安全监察局一直要求落实“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”十六字防治水方针。但在预测预报这个环节没有做扎实，让矿山先探后掘很难落实，矿山一般均采用探水钻探水，而施工工作量大，有时打5个钻孔并不能探到水，因此矿山也疲于落实探放水措施。建议让社会上的煤矿安全技术服务中心采用物探方法对矿山进行预测预报，煤矿结合预测预报的结论有针对性的采取探水钻探放水。

1 工作方法

高密度电阻率成像法一般采用温纳三电位电极系。三电位电极系是由温纳对称四极装置、偶极装置、微分装置组合而成的一种多装置系统。在井下沿工作面回风巷和运输巷布设测线，并按一定间隔布置好电极，观测时只需要利用电极转换开关，便可依次将四个按一定规律组合的电极进行测量，从而在一个测点上获得三个观测系统的观测值。

具体测量方法为：首先以固定点距沿巷道测线布置一系列电极，相邻电极间距为x，取装置电极距a=ix（i=1，2，…，n），将相距为a的一组电极排列经转换开关接到仪器上，通过转换开关改变装置类型，一次完成该测点各种装置形式的视电阻率观测（电极排列中点为测点或记录点，记录深度为a，图1所示为i=2时a=2x，对于6号8号10号12号电极组成的排列， 9号点是该排列中点，即为记录点，记录深度为a=2x）；一个测点观测完后，通过开关转换到下一相邻测点对应的电极，以同样方法进行观测，直到电极距为a的整条剖面观测完为止。改变电极距，重复以上观测，直到a=nx测量结束。

图1 高密度电阻率成像法测量断面示意图

点距x的选择，主要依据探测精度要求，精度要求越高，x应越小。当x确定后，最大电极距a=nx决定于预期探测深度，深度越深，a要求越大，但一般隔离系数n最大值不超过15为好。

煤矿井下工业电干扰极其严重，在测量方法上要采取一些技术措施，保证采集的数据准确可靠。

2 数据处理与资料解释

高密度电阻率成像法数据处理主要是电阻率成像，根据测区岩层的正常电性特征，把电阻率成像断面色谱图分成正常区和异常区。对于异常区，按异常幅值的大小和高低划分高阻异常和低阻异常，高阻异常一般是由局部岩性变化或不含水的断裂破碎带引起，这种异常体若在采矿活动中形成不了突水通道，则对回采无不良影响。低阻异常一般是由含水体（如溶洞）、含水的断裂破碎带以及局部岩性变化引起，对于异常体为含水体时，回采工作面中一定要提前作好防治水工作，避免突水事故的发生。

3 应用实例

某煤矿11501工作面邻近采空区。为了确保该面安全开采，需要查清工作面底板岩层结构弱面及富水性，为此，在已准备的回风巷、运输巷分别进行高密度电阻率成像法探测（如图2）。

现场数据采集采用温纳四极装置，为了提高精度测点距确定为2.5m，测线总长 300m，为了保证深度最大隔离系数n=18，最大探测深度45m。数据采集过程中，工业电干扰严重，采取工作面断电措施，确保数据精度可靠。图2分别为11501工作面回风巷和运输巷高密度电阻率成像断面色谱图，两个断面的电阻率分布形态相似，色谱图电性分布全面反映出巷道底板以下岩层的岩性分布，浅部电阻率偏低，主要为3下煤层的反映；中部以下基本上反映了煤系砂岩电性特征。

4 结束语

从图2可以看出比较明显的三处低阻异常：测点XZ211+6.4m - XZ221+12m区段；测点XZ243+6m-XZ276+20.7m区段；测点XZ286+12m-XZ300+16m区段断面深部有一明显低阻区，其视电阻率小于35Ω*m正常岩层的电阻率，解释为老空区含水体，异常区域较大，通道比较明显，应采用探水钻探水。

从图1.2可以看出比较明显的低阻异常：测点XZ72+18m-XZ216+26.3m区段，其视电阻率小于35Ω*m正常岩层的电阻率，解释为老空区含水体，异常区域较大，通道比较明显，应采用探水钻探水。

作者简介：纪安（1989-），四川广元人，助教，学士学位，云南能源职业技术学院，长期从事物探教学及研究工作。

摘 要：高密度电法探测技术就是利用不同物质电阻率大小不一样的原理来探测水体，正常岩层中存在含水体，其电场响应特征表现为视电阻率降低，富水性越强，视电阻率越低，通过高密度电阻率成像法探测，可以比较准确地圈定低阻异常区，从而判断是否存在含水体及含水程度，水体或者含水岩体电阻率在35Ω.m以下，然而岩体如果不含水电阻率能达到千Ω.m以上甚至更高。

关键词：高密度电法；电阻率；老空区

引言

近年来煤矿采空区透水事故频发，国家煤矿安全监察局一直要求落实“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”十六字防治水方针。但在预测预报这个环节没有做扎实，让矿山先探后掘很难落实，矿山一般均采用探水钻探水，而施工工作量大，有时打5个钻孔并不能探到水，因此矿山也疲于落实探放水措施。建议让社会上的煤矿安全技术服务中心采用物探方法对矿山进行预测预报，煤矿结合预测预报的结论有针对性的采取探水钻探放水。

1 工作方法

高密度电阻率成像法一般采用温纳三电位电极系。三电位电极系是由温纳对称四极装置、偶极装置、微分装置组合而成的一种多装置系统。在井下沿工作面回风巷和运输巷布设测线，并按一定间隔布置好电极，观测时只需要利用电极转换开关，便可依次将四个按一定规律组合的电极进行测量，从而在一个测点上获得三个观测系统的观测值。

具体测量方法为：首先以固定点距沿巷道测线布置一系列电极，相邻电极间距为x，取装置电极距a=ix（i=1，2，…，n），将相距为a的一组电极排列经转换开关接到仪器上，通过转换开关改变装置类型，一次完成该测点各种装置形式的视电阻率观测（电极排列中点为测点或记录点，记录深度为a，图1所示为i=2时a=2x，对于6号8号10号12号电极组成的排列， 9号点是该排列中点，即为记录点，记录深度为a=2x）；一个测点观测完后，通过开关转换到下一相邻测点对应的电极，以同样方法进行观测，直到电极距为a的整条剖面观测完为止。改变电极距，重复以上观测，直到a=nx测量结束。

图1 高密度电阻率成像法测量断面示意图

点距x的选择，主要依据探测精度要求，精度要求越高，x应越小。当x确定后，最大电极距a=nx决定于预期探测深度，深度越深，a要求越大，但一般隔离系数n最大值不超过15为好。

煤矿井下工业电干扰极其严重，在测量方法上要采取一些技术措施，保证采集的数据准确可靠。

2 数据处理与资料解释

高密度电阻率成像法数据处理主要是电阻率成像，根据测区岩层的正常电性特征，把电阻率成像断面色谱图分成正常区和异常区。对于异常区，按异常幅值的大小和高低划分高阻异常和低阻异常，高阻异常一般是由局部岩性变化或不含水的断裂破碎带引起，这种异常体若在采矿活动中形成不了突水通道，则对回采无不良影响。低阻异常一般是由含水体（如溶洞）、含水的断裂破碎带以及局部岩性变化引起，对于异常体为含水体时，回采工作面中一定要提前作好防治水工作，避免突水事故的发生。

3 应用实例

某煤矿11501工作面邻近采空区。为了确保该面安全开采，需要查清工作面底板岩层结构弱面及富水性，为此，在已准备的回风巷、运输巷分别进行高密度电阻率成像法探测（如图2）。

现场数据采集采用温纳四极装置，为了提高精度测点距确定为2.5m，测线总长 300m，为了保证深度最大隔离系数n=18，最大探测深度45m。数据采集过程中，工业电干扰严重，采取工作面断电措施，确保数据精度可靠。图2分别为11501工作面回风巷和运输巷高密度电阻率成像断面色谱图，两个断面的电阻率分布形态相似，色谱图电性分布全面反映出巷道底板以下岩层的岩性分布，浅部电阻率偏低，主要为3下煤层的反映；中部以下基本上反映了煤系砂岩电性特征。

4 结束语

从图2可以看出比较明显的三处低阻异常：测点XZ211+6.4m - XZ221+12m区段；测点XZ243+6m-XZ276+20.7m区段；测点XZ286+12m-XZ300+16m区段断面深部有一明显低阻区，其视电阻率小于35Ω*m正常岩层的电阻率，解释为老空区含水体，异常区域较大，通道比较明显，应采用探水钻探水。

从图1.2可以看出比较明显的低阻异常：测点XZ72+18m-XZ216+26.3m区段，其视电阻率小于35Ω*m正常岩层的电阻率，解释为老空区含水体，异常区域较大，通道比较明显，应采用探水钻探水。

作者简介：纪安（1989-），四川广元人，助教，学士学位，云南能源职业技术学院，长期从事物探教学及研究工作。

摘 要：高密度电法探测技术就是利用不同物质电阻率大小不一样的原理来探测水体，正常岩层中存在含水体，其电场响应特征表现为视电阻率降低，富水性越强，视电阻率越低，通过高密度电阻率成像法探测，可以比较准确地圈定低阻异常区，从而判断是否存在含水体及含水程度，水体或者含水岩体电阻率在35Ω.m以下，然而岩体如果不含水电阻率能达到千Ω.m以上甚至更高。

关键词：高密度电法；电阻率；老空区

引言

近年来煤矿采空区透水事故频发，国家煤矿安全监察局一直要求落实“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”十六字防治水方针。但在预测预报这个环节没有做扎实，让矿山先探后掘很难落实，矿山一般均采用探水钻探水，而施工工作量大，有时打5个钻孔并不能探到水，因此矿山也疲于落实探放水措施。建议让社会上的煤矿安全技术服务中心采用物探方法对矿山进行预测预报，煤矿结合预测预报的结论有针对性的采取探水钻探放水。

1 工作方法

高密度电阻率成像法一般采用温纳三电位电极系。三电位电极系是由温纳对称四极装置、偶极装置、微分装置组合而成的一种多装置系统。在井下沿工作面回风巷和运输巷布设测线，并按一定间隔布置好电极，观测时只需要利用电极转换开关，便可依次将四个按一定规律组合的电极进行测量，从而在一个测点上获得三个观测系统的观测值。

具体测量方法为：首先以固定点距沿巷道测线布置一系列电极，相邻电极间距为x，取装置电极距a=ix（i=1，2，…，n），将相距为a的一组电极排列经转换开关接到仪器上，通过转换开关改变装置类型，一次完成该测点各种装置形式的视电阻率观测（电极排列中点为测点或记录点，记录深度为a，图1所示为i=2时a=2x，对于6号8号10号12号电极组成的排列， 9号点是该排列中点，即为记录点，记录深度为a=2x）；一个测点观测完后，通过开关转换到下一相邻测点对应的电极，以同样方法进行观测，直到电极距为a的整条剖面观测完为止。改变电极距，重复以上观测，直到a=nx测量结束。

图1 高密度电阻率成像法测量断面示意图

点距x的选择，主要依据探测精度要求，精度要求越高，x应越小。当x确定后，最大电极距a=nx决定于预期探测深度，深度越深，a要求越大，但一般隔离系数n最大值不超过15为好。

煤矿井下工业电干扰极其严重，在测量方法上要采取一些技术措施，保证采集的数据准确可靠。

2 数据处理与资料解释

高密度电阻率成像法数据处理主要是电阻率成像，根据测区岩层的正常电性特征，把电阻率成像断面色谱图分成正常区和异常区。对于异常区，按异常幅值的大小和高低划分高阻异常和低阻异常，高阻异常一般是由局部岩性变化或不含水的断裂破碎带引起，这种异常体若在采矿活动中形成不了突水通道，则对回采无不良影响。低阻异常一般是由含水体（如溶洞）、含水的断裂破碎带以及局部岩性变化引起，对于异常体为含水体时，回采工作面中一定要提前作好防治水工作，避免突水事故的发生。

3 应用实例

某煤矿11501工作面邻近采空区。为了确保该面安全开采，需要查清工作面底板岩层结构弱面及富水性，为此，在已准备的回风巷、运输巷分别进行高密度电阻率成像法探测（如图2）。

现场数据采集采用温纳四极装置，为了提高精度测点距确定为2.5m，测线总长 300m，为了保证深度最大隔离系数n=18，最大探测深度45m。数据采集过程中，工业电干扰严重，采取工作面断电措施，确保数据精度可靠。图2分别为11501工作面回风巷和运输巷高密度电阻率成像断面色谱图，两个断面的电阻率分布形态相似，色谱图电性分布全面反映出巷道底板以下岩层的岩性分布，浅部电阻率偏低，主要为3下煤层的反映；中部以下基本上反映了煤系砂岩电性特征。

4 结束语

从图2可以看出比较明显的三处低阻异常：测点XZ211+6.4m - XZ221+12m区段；测点XZ243+6m-XZ276+20.7m区段；测点XZ286+12m-XZ300+16m区段断面深部有一明显低阻区，其视电阻率小于35Ω*m正常岩层的电阻率，解释为老空区含水体，异常区域较大，通道比较明显，应采用探水钻探水。

从图1.2可以看出比较明显的低阻异常：测点XZ72+18m-XZ216+26.3m区段，其视电阻率小于35Ω*m正常岩层的电阻率，解释为老空区含水体，异常区域较大，通道比较明显，应采用探水钻探水。

作者简介：纪安（1989-），四川广元人，助教，学士学位，云南能源职业技术学院，长期从事物探教学及研究工作。