[发明专利]干旱条件下矿区采动裂隙带地表含水性的电性识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种干旱条件下矿区采动裂隙带地表含水性的电性识别方法。

背景技术

煤炭开采的生态脆弱区（例如，干旱条件下矿区采动裂隙带）由于其本身生态阈值较低，抗扰动能力差，煤炭资源的开采会对其造成不可逆的破坏。水资源贫乏、土地沙漠化和水土流失等环境地质问题，是制约矿区煤炭工业发展的重要因素，同时也是西部生态脆弱地区资源开发面临的紧迫问题。

电法勘探是一种对介质含水性比较敏感的地球物理勘探方法，被较早的应用于水资源勘探与水文地质调查等，90年代以来，电法勘探技术飞快发展，图形图像化和数字化等相关的科学技术开始应用于电法勘探。

目前，电法勘探用于调查地层含水性是依据地层含水后电阻率变低来进行判别的，地层中低阻区被判别为有可能含水，但是，由于人们没有研究认识出地层含水率与电阻率变化之间的定量关系，因此，难以准确判定与评价地层的真实含水性，以至于在工程与环境等领域限制了电法勘探的应用效能。

发明内容

针对现有技术的问题，本发明的目的是提供一种干旱条件下矿区采动裂隙带地表含水性的电性识别方法。

本发明提供的电性识别方法包括以下步骤：a.利用高密度电法测量装置，测量矿区地表砂土层的电阻率，以得到第一电阻率数据；b.在测试现场采集多个地表砂土样品，检测多个不同含水率的地表砂土样品的电阻率，以得到第二电阻率数据；c.将第一电阻率数据与第二电阻率数据进行比对，得出矿区地表砂土层的含水率。

优选地，多个不同含水率的地表砂土样品包括：含水率为5％、10％、15％、20％、30％、50％及100%含水状况下的地表砂土样品中的若干个。

优选地，采集地表砂土样品的个数大于或等于三个。

优选地，在步骤a中，测试环境条件满足：温度－20℃～60℃，湿度<90%。

优选地，所述高密度电法测量装置为温纳装置或施伦伯格装置。

优选地，高密度电法测量装置包括：电源、供电电极、测量电极、信号采集器，其中：电源与供电电极连接；供电电极为成对设置、测量电极为成对设置；测量电极与信号采集器连接。

优选地，信号采集器为电压表，所述电压表连接在两个测量电极之间。

优选地，供电电极、测量电极布设在同一条测量线上。

相对于现有技术，本发明通过现场高密度电法勘探获得地表层精细电阻率分布，利用实验室测试装备进行表层砂土不同含水率的电阻率参数测试，得出不同含水率的表层砂土的电阻率变化相关关系，进而利用此相关关系和现场实测电阻率分布定量判定勘探区地表含水性，实现电法勘探砂土层含水性的定量判别。

附图说明

图1是本发明一种优选实施方式的电性识别方法的流程图；

图2a、2b是本发明一种优选实施方式的电性识别方法中在现场所采用电阻率测量装置的示意图；

图3是本发明一种优选实施方式的电性识别方法中实验室检测地表砂土样品的电阻率的装置示意图。

具体实施方式

图1是本发明一种优选实施方式的电性识别方法的流程图。如图所示，在步骤101，利用高密度电法测量装置，测量矿区地表砂土层的电阻率，得到第一电阻率数据。

高密度电法是以岩土体的电性差异为基础的一种电探方法，根据在施加电场作用下地层传导电流的分布规律，推断地下具有不同电阻率的地质体的赋存情况。

在利用高密度电法测量装置测量矿区地表砂土层的电阻率的一种实施例中：

开采工作面埋深为H米，工作面宽为X米，在工作面对应地表布设四条测量线，每条测量线上布设有多个电极，所述电极中有的作为向地下供电的供电电极，有的作为测量电极，如图2a、2b所示。每条测量线的长度可根据煤层埋深与采掘速度进行选取，对于机械化矿井推进速度快的区域，可以选择1000～2000米长的测量线。测量线起点距工作面切眼的距离为煤层埋深H，各测量线间距相等（约为工作面宽度的1/3）。第一测量线1与工作面下顺槽一致，第二测量线2、第三测量线3分别位于工作面内部，第四测量线4跨出回采工作面约1/6工作面宽度而处于未采区，第四测量线4主要用于了解回采对相邻边界的影响。

当采煤工作面推进至测量线中部，高密度电法进行电阻率的数据采集。高密度电法测量装置可以使用温纳装置或施伦伯格装置。如图2a、2b所示，高密度电法测量装置包括：电源10、供电电极20、测量电极30、信号采集器50。电源10和信号采集器50与供电电极20、测量电极30通过导线40连接。