[发明专利]一种煤矿综放采煤工艺条件下的采空区充填空间探测方法

说明书

本发明提供一种煤矿综放采煤工艺条件下的采空区充填空间探测方法，采用高密度电法探测20～100m范围内地层，采用瞬变电磁法探测100～300m范围内地层，然后采用联合视电阻率反演方法得到垂向分级探测结果。本发明结合高密度电法与瞬变电磁法在垂向探测深度上的差异性，采用联合视电阻率反演方法对煤矿综放艺条件下充填空间进行垂向分级探测，揭示采空区冒落带及裂隙带的空洞、裂隙等可用于煤矸石颗粒级充填的空间大小及分布情况，以解决煤矿综放工艺条件下采空区充填空间难以定量估算的问题，提高探测精度。

技术领域

本发明涉及采煤充填技术，具体为一种煤矿综放采煤工艺条件下的采空区充填空间探测方法。

背景技术

我国煤矿充填开采已成为煤矿绿色高效开采的主要趋势，其中采煤充填技术又可分为综采工艺充填技术和综放工艺充填技术。综采工艺条件下的充填技术相对成熟，充填仅局限在采煤工作面推进的后方采空区，对可充填空间探查几乎没有需求；综放工艺条件下的充填技术尚处于起步阶段，充填空间包括采空区及上方冒落带，对可充填空间的探查需求较大。

对于采用综放采煤工艺的煤矿，原矸颗粒级充填技术可以有效地解决煤矿矸石的绿色充填问题。原矸颗粒级充填首要解决的就是如何弄清楚充填空间的问题，这有别于一般采空区探查方法，不仅要解决采空区内部可容纳空间，同时还要兼顾冒落带上方裂隙带发育所产生的可容纳空间。预测煤矿综放工作面采空区冒落带及上部裂隙带空间的分布与大小，已成为原矸颗粒级充填技术的关键问题之一。

目前国内煤矿采空区空间主要探查方法有地震勘探、瞬变电磁法勘探、大地电磁法勘探等地球物理方法。地震勘探方法采用人工地震的方式，通过地震波传播来探明地下情况；瞬变电磁法勘探采用地面装置激发电磁场，当激发的电磁场发生变化时，穿透地层的电磁场会引起地下导体产生电流进而产生二次磁场，通过测量二次磁场的量探明地下情况；大地电磁法勘探是利用天然交变电磁场研究地球电性结构，可分为天然场源和人工场源，地面电磁场的观测值由于电磁感应的作用，不同周期的电磁场信号具有不同穿透深度，进而反演出地下不同深度地层电阻率分布的信息，以此来探明地下情况。总体而言，采空区探查方法基本都属于地球物理方法，均具有独立性和适用性。上述每种探查方法均具有各自的局限性，无法得到高的探查精度。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种煤矿综放采煤工艺条件下的采空区充填空间探测方法，提高了垂向上的探查精度。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种煤矿综放采煤工艺条件下的采空区充填空间探测方法，采用高密度电法探测20～100m范围内地层，采用瞬变电磁法探测100～300m范围内地层，然后采用联合视电阻率反演方法得到垂向分级探测结果。

优选的，包括：

步骤1，采用高密度电法采集数据，得到20～100m范围内地层的数据；采用瞬变电磁法采集数据，并截取100～300m范围内地层的数据；

步骤2，在沉积地层层序垂向相控模型约束下，对高密度电法得到的20～100m范围内地层的数据以及瞬变电磁法得到的100～300m范围内地层的数据进行联合视电阻率反演，得到垂向分级探测成果；

步骤3，对联合视电阻率反演得到的探测成果进行解释并进行采空区充填空间的计算。

进一步的，步骤2具体包括：

(1)相控模型的构建：利用测井曲线电阻率曲线，按照沉积层序地层学的原理建立符合实际地质情况的沉积地层层序垂向相控模型；

(2)正演模拟：根据构建的沉积地层层序垂向相控模型，由交变电磁场的麦克斯韦方程组，推导出水平层状大地表面回线源在阶跃电流激励下的电磁响应；再通过傅里叶逆变换或G-S逆拉普拉斯变换得到时间域感应电压响应；为反演计算优选相关参数提供参考依据；