似为常数，且该常数由主要影响角0来确定，
庚中， H为采深、r为主要影响半径，主要影响角0取值范围45。~76。，且主要集中在50。~ 69。；
[0030] 步骤3;在临近确定不受采空区影响区域采用高密度电法勘探，获得埋深在150m W内浅部区域的完整地层，特别是含水地层分布状况；所述步骤3中，采用高密度电法进行 勘探时，探测场地允许的情况下使用高密度电法四极装置进行数据采集，高密度电法四极 装置包括温纳装置和施伦贝尔装置；采用高密度电法进行勘探时，场地较小时采用高密度 电法=极装置；现场探测时要尽可能避开起伏较大地形，无法避开时可通过加大电极距W 减缓地形干扰；
[003U步骤4 ;根据采空区地层冒落、断裂及沉陷特征，建立区域地球物理模型；该区域 地球物理模型的建立根据具体为；所述拉伸破坏外边缘区1、垂直方向上的裂隙带6和冒落 带7与围岩存在着明显的导电性差异；沉降拉伸破坏外边缘区1为第四系地层潜水下渗的 通道，导致其因潜水下渗而含水量变低呈现相对高阻性，裂隙带6和冒落带7因含水呈现低 阻；根据物探异常和实地调查结果，确定测区内各类地层视电阻率范围W及浅部异常的视 电阻率的下限值，从而建立起区域地球物理模型；
[0032] 步骤5 ;对疑似采空区域进行高密度电法勘探，获得地层视电阻率展布状况；
[0033] 步骤6、对比前后获得的含水地层视电阻率分布情况，圈定出视电阻率异常区域；
[0034] 步骤7 ;根据地表沉陷变形规律，确定出采空区中间区域、拉伸产生裂隙的外边缘 区域，对比分析确定的两区域附近含水层视电阻率高、低阻异常情况，确定出采空区外边缘 裂隙带空间分布，进一步反演分析采空区空间分布范围；其中，根据视电阻率推定采空区范 围的依据在于：岩层与岩层之间、岩层与煤层、含水层与非含水层之间的物理性质差异是开 展采空区物探的物性前提；煤层被采空后，在煤层上下岩层形成一定的空隙，破坏了岩石的 完整性、连续性，各岩层视电阻率将会发生相应的变化；裂隙带6和冒落带7因岩层孔隙变 大，充水后，视电阻率呈相对低阻性，视电阻率10Q?m~3X100Q-m，若部分填充，不含水 时表现为相对高阻异常，视电阻率> 500Q?m;采空区沉降边缘区，由于受水平拉伸形成的 裂隙而形成的导水通道3,呈现相对高阻性，视电阻率约为60Q?m。
[0035] 本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。
[0036] 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属 技术领域的技术人员可W对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的 方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
【主权项】
1. 一种用于确定煤矿老采空区范围的方法，其特征在于：包括如下步骤： 步骤1:查阅、收集当地矿管、国土等部门存档煤矿相关资料，初步确定区域地层条件、 煤层开采情况等； 步骤2 :现场地面沉降监测，采用GPS、水准仪等仪器，获得区域现地面标高，同时调查 记录地形、地貌、地面斑裂、建筑物裂缝等情况，并对比分析原有与现有的地面标高情况， 初步圈定采空区沉陷范围； 步骤3 :在临近确定不受采空区影响区域采用高密度电法勘探，获得埋深在150m以内 浅部区域的完整地层，特别是含水地层分布状况； 步骤4 :根据采空区地层冒落、断裂及沉陷特征，建立区域地球物理模型； 步骤5 :对疑似采空区域进行高密度电法勘探，获得地层视电阻率展布状况； 步骤6、对比步骤3与步骤5区域含水地层视电阻率分布情况，含水地层视电阻率分布 情况，圈定出视电阻率异常区域； 步骤7 :根据地表沉陷变形规律，确定出采空区中间区域、拉伸产生裂隙的外边缘区 域，对比分析确定的两区域附近含水层视电阻率高、低阻异常情况，确定出采空区外边缘裂 隙带空间分布，进一步反演分析采空区空间分布范围。2. 根据权利要求1所述的一种用于确定煤矿老采空区范围的方法，其特征在于：所述 步骤2中，根据原有和现有的地面标高情况，初步确定采空区沉陷范围的依据在于：煤层开 采后，上覆岩层发生破坏和位移，具有明显的分带性、分区性，在垂直方向分为冒落带、裂隙 带和弯曲带，其中，冒落带是在煤层采空区上部岩层出现塌落形成的，裂隙带是在冒落带上 方岩层因弯曲变形作用，产生较大的拉应力，两侧受到较大的剪应力，岩层整体性受到破坏 产生大量裂隙而形成的，弯曲带是在裂隙带以上直到地面，在自重应力作用下产生弯曲变 形而形成的；煤层开采后，盆地沉陷，沉陷盆地可分为中间区、内边缘区和外边缘区。3. 根据权利要求2所述的一种用于确定煤矿老采空区范围的方法，其特征在于：所述 裂隙带的高度根据覆岩岩性不同约为采厚的9~40倍。4. 根据权利要求2所述的一种用于确定煤矿老采空区范围的方法，其特征在于：所述 沉陷盆地的外边缘区在煤层开采边界的煤柱上方地表，受到拉伸变形，出现高角度张性裂 缝，会成为导水通道，使含水层失水而改变视电阻率。5. 根据权利要求4所述的一种用于确定煤矿老采空区范围的方法，其特征在于：正 常情况下能使覆岩产生裂缝而形成导水通道的水平拉伸值多2.Om/mm，沉陷盆地产生裂 缝的影响边界可以在一定地质条件下，近似为常数，且该常数由主要影响角0来确定，50。~69° 〇6. 根据权利要求1所述的一种用于确定煤矿老采空区范围的方法，其特征在于：所述 步骤3中，采用高密度电法进行勘探时，探测场地允许的情况下使用高密度电法四极装置 进行数据采集，高密度电法四极装置包括温纳装置和施伦贝尔装置。7. 根据权利要求3所述的一种用于确定煤矿老采空区范围的方法，其特征在于：所述 步骤3中，采用高密度电法进行勘探时，场地较小时采用高密度电法三极装置，现场探测时 要尽可能避开起伏较大地形，无法避开时可通过加大电极距以减缓地形干扰。8. 根据权利要求2所述的一种用于确定煤矿老采空区范围的方法，其特征在于：所述 步骤4中，区域地球物理模型的建立根据具体为：所述外边缘区、垂直方向上的裂隙带和冒 落带与围岩存在着明显的导电性差异；沉降拉伸破坏的外边缘区为第四系地层潜水下渗的 通道，导致其因潜水下渗而含水量变低呈现相对高阻性，裂隙带和冒落带因含水呈现低阻； 根据物探异常和实地调查结果，确定测区内各类地层视电阻率范围以及浅部异常的视电 阻率的下限值，从而建立起区域地球物理模型。9. 根据权利要求1所述的一种用于确定煤矿老采空区范围的方法，其特征在于：所 述步骤7中，根据视电阻率推定采空区范围的依据在于：岩层与岩层之间、岩层与煤层、含 水层与非含水层之间的物理性质差异是开展采空区物探的物性前提；煤层被采空后，在煤 层上下岩层形成一定的空隙，破坏了岩石的完整性、连续性，各岩层视电阻率将会发生相 应的变化；裂隙带和冒落带因岩层孔隙变大，充水后，视电阻率呈相对低阻性，视电阻率在 IOQ~3X100Q之间，若部分填充，不含水时表现为相对高阻异常，视电阻率> 500Q?m;采空区沉降边缘区，由于受水平拉伸形成的裂隙而形成的导水通道，呈现相对高 阻性，视电阻率为60~70Q?m。
【专利摘要】本发明公开了一种确定煤矿老采空区范围方法，包括以下步骤：收集现有地质资料、沉陷资料；根据现有地质资料初步圈定采空区沉陷范围；在临近未采区域采用高密度电法勘探，获得浅部区域完整地层，特别是含水地层分布状况；根据采空区地质特征，建立区域地球物理模型；对疑似采空区域进行高密度电法勘探，获得地层视电阻率展布状况；对比前后获得的含水地层视电阻率分布情况，圈定出视电阻率异常区域；根据地表沉陷变形规律，确定出采空区中间区域、拉伸产生裂隙的外边缘区域，对比分析此区域附近含水层视电阻率高、低阻异常，确定出采空区外边缘裂隙带空间分布，进一步反演分析采空区空间分布范围。本发明精确度高、时间短、成本低。
【IPC分类】G01V3/00
【公开号】CN104965229
【申请号】CN201510314025
【发明人】常西坤, 黄冬梅, 孔德志, 王荣发, 江宁, 王海龙
【申请人】山东科技大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月10日