山西晋城煤业集团煤层气液化工程拟建场地煤矿采空区勘查物探勘测报告.doc

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1、山西晋城煤业集团煤层气液化工程拟建场地煤矿采空区勘查物探勘测报告山西省第三地质工程勘察院二OO九年元月目 录第一章 绪 言1一、 任务来源1二、 目的与任务1三、 技术标准和依据2四、 以往地质研究程度错误！未定义书签。五、 完成工作量及质量评述2第二章 地质环境条件3一、 自然地理概况3二、 地形地貌4三、 地层岩性4四、 煤层特征5五、 地质构造与地震5六、 水文地质条件6七、 主采煤层顶底板工程地质特征7第三章 工程物探8一、 工作方法及工作原理8二、 地面测线布设11三、 试验工作12四、 野外数据采集13五、 资料解释15第四章 结论错误！未定义书签。附表：物探勘测点成果起点、终点座

2、标一览表附图：山西晋城煤业集团煤层气液化工程拟建场地煤矿采空区勘查物探勘测综合成果图(1:1000)第一章 绪 言一、 任务来源本工程项目主要包括煤层气的预处理装置、液化装置、配套的附属设施以及LNG储存（2座6500m3常压贮槽）和外运装置（设有8个对外的LNG槽车充装车位）。日处理煤层气量为100万Nm3/d，LNG产量为24104t/a，含气态气99.8104Nm3/d。拟建场区平面形态近似梯形，南北长300320 m，东西宽200280m2，总占地面积79280m2(合119亩)，建筑物占地面积15518m2，建筑面积11184m2。整个场区划分为工艺装置区、储运区、生产辅助区、生活区

3、、变配电区等5个区。其中工艺装置区位于场区北部，由原料气压缩机房、丙烷及制冷剂压缩机房、预处理液化装置区、制氮系统、空压机房、导热油系统、门卫及阀门间、放散管组成；储罐区位于场区中部，由LNG储罐、LNG充装合、地磅组成；生产辅助区共位于场区西侧中南部，由生产辅助用房、消防水池及循环水池、冷却水塔、导热油系统组成；生活办公区位于场区东南，由综合楼、门卫组成；变配电区由主要为总变配电室。该煤层气液化工程总投资估算值为95655万元。经现场调查了解，场区下伏山西组3#、太原组9#煤层和15#煤层为可采煤层，位于朝天宫村南王台铺煤矿矿界内。王台铺煤矿曾经开采过场区下伏山西组3#煤层，拟建场区一带，3

4、#煤层于20世纪70-80年代已大部采空，9#煤层及15#煤层未被采动。目前，场区因地下3#煤层采空造成的地面变形尚未稳定，工程建设前必须进行地基处理。另外由于当地3#煤层埋藏浅，该地区对于3#煤层的古采煤井口也较多，因此采空区状况较为复杂，煤矿采空范围不详。不明情况的煤矿采空区对拟建工程会构成严重危胁。因此，业主委托我单位采用地面物探工作查明拟建场区的煤矿采空情况,为下步进行采空区治理设计提供可靠依据。二、 目的与任务本次物探工作的主要目的是探测工作区内的3#煤采空区的分布范围，为煤矿采空区治理工程设计提供依据，其主要任务是：用瞬变电磁和天然电场选频法探测采空区破坏范围，查明工作区范围内的采

5、空区分布、埋深等情况。三、 技术标准和依据(一) 技术标准本次物探工作执行和参照执行的技术标准主要有：1.地面瞬变电磁法技术规程(DZ/T0073-93)；2.水利水电工程物探规范(DL5010-92)；3.直流电法工作规范(原地矿部编)。(二) 技术依据本次工作参考的技术资料主要有：1.拟建场区地形以及规划图；2.收集到的周边煤矿采掘工程平面图、井上下对照图。四、 完成工作量及质量评述本次物探工作从2008年12月20日2009年元月5日进行了野外地面物探测试工作；随后进行了资料汇总、综合分析及报告编制工作；2009年元月下旬提交了报告初稿。本次地面物探野外测试完成瞬变电磁勘测剖面17条(剖

6、面总长度4860m)，503个物理点；完成天然电场选频勘测剖面17条(剖面总长度4860m)，503个物理点。在综合分析研究的基础上完成报告和图文编制，提交文字报告1份、附图1张。 “诚实守信、严格标准、科技增效、终身负责”是我院的质量方针。本次工作除按国家现行的技术标准要求和法律、法规执行外，还严格遵照我院质量管理体系文件所规定的工程物探工作程序和作业指导书，对工作质量逐层把关。满足设计及有关规程规范要求，达到了预期目的。第二章 地质环境条件一、 自然地理概况(一) 位置交通晋城煤业集团煤层气液化工程拟建场区位于山西省晋城市城区北石店镇境内的王台铺煤矿井田范围内，东距太洛公路65m，西邻王台

7、铺煤矿铁路专用线，北邻朝天宫村，南依嘉陵公路，距晋城市市区约15km。地理位置：东经11253371125350；北纬353407353419。拟建场区东侧有太焦铁路、长晋高速公路通过。交通十分便利(见下图)。槐树测图21 交通位置图1. 铁路；2.高速公路；3. 测区；4.县、乡公路；5.县界；6.县城；7乡、镇1. 市(县)、乡(镇)；2.高速公路；3.公路；4.铁路；5.水系；6. 市(县)界线；7.省界；8.测区(二) 气象水文1. 气象晋城市属温暖带大陆性季风气候，四季分明，气候温和，年平均气温7.911.7，一月平均气温-4-7，七月平均气温1925，极端最低气温-24，极端最高气

8、温40.2。年平均降水量650mm，最大年降水量为1014.4mm(1956年)，最小年降水量为265.7mm(1997年)，最大日降水量为176.4mm(1956年7月30日)，最大时降雨量为59.2mm，历年来一次最大降水量为114.2mm(1998年8月21日)。年无霜期为141189天，年日照时数为2392.82610.6时，全年主导风向冬季为西北风，夏季为东南风，最大冻土深度460mm。2. 水文测区河流属黄河流域沁河水系丹河支流。丹河发源于高平县赵庄北丹株岭，流经高平、晋城，在河南省沁阳县北今村汇入沁河，总长120km，流域面积3620km2，丹河从评估区西部约5km处经过，对测区

9、影响小。测区内无地表水系，降水向东南汇入丹河。二、 地形地貌测区地貌属黄土丘陵区，现地形经过人为改造，总体地形为东北高、西南低，最高点位于北部边界，标高813.5m，最低点位于西部，标高793.2m，最大相对高差20.3m。三、 地层岩性测区出露的地层为第四系统中更新统，下伏二叠系下统下石盒子组、山西组，石炭系上统太原组、中统本溪组及奥陶系中统峰峰组地层。现结合区域资料与钻探资料，地层由老至新分述如下：1. 奥陶系中统峰峰组(O2f)以深灰色坚硬致密的厚层状石灰岩及角砾状泥灰岩为主，胶结良好，夹薄层泥质灰岩。厚46.46104.063m，平均71m左右2. 石炭系中统本溪组(C2b)以灰白色铝

10、土质泥岩为主，厚度大的区域夹薄层砂质泥岩及细粒砂岩。为一套以泥岩为主的泻湖海湾相沉积，底部为山西式铁矿。厚1.6426.15m，平均8.62m。与下伏峰峰组呈平行不整合接触。3. 石炭系上统太原组(C3t)为测区主要含煤地层之一。由深灰色灰黑色泥岩、砂质泥岩、砂岩、石灰岩、煤层等组成。呈海陆交替相沉积，旋回明显。含煤一般58层，有时达10层，煤层总厚约5.5m，含煤系数7%，可采2层(9、15号)，夹有46层浅海相灰岩。9号煤层厚度0.502.72m，平均1.43m，埋深85.0115.0m，平均100m，上距3号煤层约55m；15号煤层厚0.805.27m，平均2.5m，埋深115.0145

11、.0m，平均130m，上距9号煤层约30m；本组厚58.7891.15m，平均81m左右。底部以砂岩与本溪组呈整合接触。9、15号煤测区内未开采。4. 二叠系下统山西组(P1s)为测区另一主要含煤地层。由灰色深灰色砂岩、灰黑色泥岩、砂质泥岩、煤层等组成，由下而上为过渡相至陆相沉积。砂岩多为中细粒，石英含量较多。砂质泥岩层理发育，含植物化石。一般含煤35层，多发育在中下部，其中3号煤为稳定可采煤层，煤层厚度4.837.46m，平均6.30m，夹矸厚度0.050.7m，埋深33.057.0m，平均45m。本组厚37.2077.34m，平均53m左右，底部以一层灰白色中细粒砂岩与太原组呈整合接触。测

12、区内3号煤已枯竭。5. 二叠系下统下石盒子组(P1x)由灰色、灰绿色砂岩、砂质泥岩、泥岩、铝土质泥岩组成，局部夹12层煤线及铁锰质结核。顶部为含铝质泥岩，富含鲕粒，俗称“桃花泥岩”，层位稳定，分布广泛，是良好的标志层。本组厚44.0972.56m，平均59m左右，底部以灰、深灰色细中粒长石石英杂砂岩与山西组呈整合接触。测区北部有其下部地层下伏，中南部遭剥蚀。6. 第四系 (Q4)区内广泛出露，仅有中更新统（Q2）。岩性为棕黄、黄褐色粉质粘土、粘土，含钙质结核，厚315m。四、 煤层特征1. 含煤性区内含煤地层主要为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。地层总厚137.87m，含煤1416层，煤层

13、总厚12.88m，含煤系数为9.28%。其中太原组平均厚90.36m，含煤11层，分别为515#煤层。15#煤层为结构简单，全区稳定可采煤层；9#煤层为结构简单、较稳定，局部可采煤层；其他煤层为不稳定、不可采煤层。煤层平均总厚6.48m，含煤系数为7.17%。山西组平均厚47.58m，含煤4层，分别为14#煤层，煤层平均总厚为6.40m，含煤系数13.66%。可采煤层3层，3#煤层为稳定可采煤层，厚4.207.89m，平均厚5.97m，可采含煤系数为7.48%。2. 主要可采煤层测区内的可采煤层为3#、9#和15#煤层，各煤层特征如下：(1) 3#煤层位于山西组下部，是目前勘查区周边煤矿开采的

14、主要目的层。区内3#煤层上距K8砂岩平均30m左右，下距K7砂岩8m左右，下距9#煤层平均50m左右。煤层厚度为4.207.89m，平均厚5.97m，煤层厚度及层位稳定，属稳定煤层。煤层直接顶板为黑色泥岩或粉砂质泥岩，老顶为细粒岩屑石英砂岩。底板为泥岩或粉砂质泥岩。煤层结构简单，含12层夹矸，厚0.020.33m。3#煤层含硫低，俗称“香煤”。区内3#煤层埋深达5060m。测区及周边的煤矿均开采3#煤，因此3#煤是否被采空是本次勘查的重点。(2) 9#煤层位于太原组三段下部。煤层厚度0.281.36m，为局部可采煤层。煤层直接顶板为灰黑色泥岩，底板变为灰黑色泥岩。煤层结构比较简单，一般不含夹矸

15、，层位比较稳定。区内9#煤层目前未采动，本次工作不做评价。(3) 15#煤层位于太原组一段顶部，厚2.334.79m，平均厚3.66m，全区稳定可采。煤层直接顶板和老顶为K2灰岩，煤层顶部有0.050.50m泥岩伪顶，底板多为深灰色泥岩，少数为粉砂质泥岩或含黄铁矿泥岩。煤层结构简单，含24层夹矸，厚0.020.76m。15#煤层上距9#煤层36m左右，上距3#煤层8590m左右。15#煤层含硫较高，俗称“臭煤”。区内15#煤层目前未采动，本次工作不做评价。五、 地质构造与地震1. 地质构造测区构造形态为走向NE，倾向NW，倾角35的单斜构造，断裂不发育，地质构造条件简单。2. 地震根据中国地震

16、动参数区划图(GB183062001图A)，测区的地震动峰值加速度为0.05g，对应的地震基本烈度为度。评估区区域地壳稳定性较好。六、 水文地质条件根据含水层岩性的不同，区内含水岩组可分为碳酸盐岩类岩溶含水岩组、碎屑岩夹碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组和碎屑岩类裂隙含水岩组三类。现分述如下：1. 碎屑岩类裂隙水含水岩组主要为二叠系上、下石盒子组和二叠系山西组砂页岩，含水层总厚度20余m，以K3、K6砂岩为主，富水性差，单位涌水量0.000120.0221L/sm，渗透系数为0.00040.354m/d。受多年矿坑排水影响，此类地下水呈半疏干疏干状态。2. 碎屑岩夹碳酸盐岩类裂隙岩溶水含水岩组主要为石

17、炭系太原组砂页岩夹灰岩，含水层一般为灰岩，总厚度25m左右，下伏本溪组铝土页岩等构成区域相对隔水层。该类地下水富水性极不均匀，灰岩中构造裂隙及风化裂隙发育的地方富水性中等且具承压性，一般单位涌水量在0.000060.11L/sm，说明岩溶裂隙发育的不均一性。灰岩渗透系数一般为0.00130.671m/d。3. 碳酸盐岩类岩溶水本区包括奥陶系中统和寒武系中统两个含水岩组。奥陶系中统含水岩组为本区岩溶水的最主要含水层。岩溶水的富水性与岩溶发育程度基本一致，岩溶发育程度很高。在该区河岸有34层岩溶发育带，其富水程度中等，单孔出水量一般205000m3/d。在大面积碎屑岩覆盖区，含水岩组埋藏深，岩溶地

18、下水位埋深大于，岩溶不发育，富水性弱。七、 主采煤层顶底板工程地质特征根据周边煤矿开采情况，3#煤层顶板为黑色粉质泥岩或泥岩，有炭质泥岩伪顶，顶板较稳定，未发现冒落现象；底板为泥岩、砂质泥岩，较稳定，易发生底鼓现象。据王台勘探区岩石力学资料，3#煤层顶板泥岩极限抗压强度为34.7kg/cm2，粉砂岩极限抗压强度为48.3kg/cm2，均属半坚硬岩石第三章 工程物探为了基本查明工作区范围内采煤形成3号煤的采空区的大致分布情况，本次工程物探勘测是在地面调查及充分收集利用工作区范围周边煤矿的采掘资料、地质资料基础上展开的。根据已有资料，结合实际地质情况在该区投入了瞬变电磁法和天然电场选频法两种物探方

19、法。2008年12月20日2009年元月5日进行了野外数据采集工作，历时15天顺利的完成了野外地面勘测工作然后转入室内资料整理。一、 工作方法及工作原理(一) 瞬变电磁法1. 工作原理瞬变电磁法(TEM)是近几年发展起来的一种新方法、新技术，其工作方法是利用不接地回线向地下发送脉冲式一次电磁场，用线圈观测由该脉冲电磁场感应的地下涡流产生的二次电磁场的空间和时间分布，二次场的大小与地质体的电性有关，低阻地质体感应二次场衰减速度较慢，二次场电压较大；高阻地质体感应二次场衰减速度较快，二次场电压较小。根据二次场衰减曲线的特征，就可以判断地下地质体的电性、性质、规模和产状等，从而解决采空区等地质问题。

20、2. 仪器设备选用重庆大学与重庆奔腾数控技术研究所采用加拿大技术研制生产的WTEM1Q/GPS瞬变电磁仪及WTEM1D型10kW大功率发射机，该仪器采用掌上电脑显示、蓝牙无线控制、菜单提示，抗干扰能力强，性能稳定，状态良好，确保了外业数据采集的质量。3. WTEM1Q/GPS系统主要技术指标A接收机部分通道数：1道。前放增益：8、32倍。主放增益：1、2、4、8、16、32、64、128倍。通频带：050KHz(线性相位滤波器)，全通为0400KHz。工频压制：80dB。A/D位数：16位。最小采样间隔：1s。测道数：50道。叠加次数：19999次。同步方式：电缆同步、GPS同步。电源：内置1

21、2V充电电池(也可外接)，工作时间10小时。掌上电脑：Pocket PC2003系统，64MB Flash ROM/64MB SDRAM，64MB的CF卡，可存储不低于10万个测点的数据，蓝牙、红外串口。B发射机部分发射电源电压：直流12V200V。发射频率范围：0.062532Hz。发射波形：一个供电周期由正供电、停供电、负供电、停供电4个等宽的节拍构成。发射电流：50A。电流测量：在断电前测量供电电流，量程为050A，显示分辨率0.01A。关断延时：160ns(纯阻负载)发射电源电压显示：液晶显示，单位为V，显示分辨率0.1V。液晶显示：发射电流(A)、关断时间(s)、内部温度()、内部电

22、池电压(V)。LED指示：电源接通、正供电、负供电、过流、过热、内部电池欠压。数据存储：可按设定的时间间隔(130分钟)将月、日、时、分、发射电流、关断时间等数据存入带有掉电保护功能的存储器中。可存储800个数据点。RS232标准串口：可将存储的数据传到计算机中供后期处理用。内部工作电源：12V充电电池。工作温度：-1050。储存温度：-2070。4. 方法技术测区采空区勘测最大深度一般约100米。据此，结合瞬变电磁法特点，经现场试验，选取同点回线源装置进行工作，供电线框为50m50m，接收线框为50m50m，发射基频为 4或16Hz，分31道采集数据，发射电流25A左右，记录各道归一后的二次

23、场电压参数，为消除高压线等其它人为电磁干扰，叠加次数选为120次，并作了详细记录。对单点异常都进行了复测、排除，确保野外数据第一手资料。(二) 天然电场选频法1. 工作方法本次天然电场选频法测试选用的仪器为郑州地校科研成果TR-2型天然电场选频仪，其工作方法如下： 天然电场选频法的野外工作，主要用于剖面测量。由于仪器轻便，操作员可以将仪器挂在胸前兼跑M极，另一人跑N极，一人记录兼点草图。同一剖面线上电极距应固定不变，连接两电极间的电磁线既作为测量导线，又丈量测点距离，同步进行。本次测量采用剖面观测法(如图3-1所示)。该方法是MN测量电极依一定的电极距、点距沿测线同时移动，测量MN之间的电位差

24、V，记录点位于MN中点。 测线应尽量沿垂直勘探目标的走向布置。为便于资料对比分析，各测线力求平行布置，观测频率选择一致。 图3-1 剖面观测示意图TR-2型仪器的主要技术指标：a.频点及频宽：频率范围15.72520Hz共10个频点，对应关系见表3-1。表3-1 对 应 关 系 表档次0123456789频率Hz15.723.671.812921332064098014502520b.仪器测量范围：0100mV，分7个档：0.1mV、0.3mV、1mV、3mV、10mV、30mV和100mV，用表头读数；c.读数分辨率：1V；d.输入阻抗：大于4 M；e.工作温度：-2050；f.仪器电源：9

25、V(6节6F22型电池)，功耗约130mW。2. 仪器原理根据天然电场的测量原理，使仪器体积小、重量轻、抗干扰，满足野外快速普查的要求。接收机仅测量水平电场分量Ex或Ey，由两个距离为5m、10m或20m的MN电极，将水平电场信号接收下来，经低噪声前置放大器I(图3-2)和前置放大器作宽带放大后，进入测程控制(衰减)和50Hz滤波器，滤波后的信号送入选频网络得到设定频率的信号，其它信号加以抑制和衰减。选频放大后的信号经末级放大后进入精密检波器和有源滤波器，将各频点接收的正弦交流信号整流，滤波为直流信号，由表头直接读出所测MN之间的电位差值。通过变换频率选择开关位置，即可得到同一测点上不同频率的

26、电位差值。天然电场选频法使用的前提是目标物与围岩须有较为明显的电性差异，对于采空区的勘探，其目标物为地下局部因矿体被采出后形成的空间、空洞。由于地层(矿层)介质的缺失，形成与周围岩体较大的电性特征。若空洞未充水或无冒落，V呈现高阻；若空洞冒落，细颗粒物质及地下水充填以后，呈低阻特征。因此，可以通过测量某一频点的V异常来确定煤矿采空区的位置和范围。图3-2 接收机原理方框图二、 地面测线布设(一) 测线布设原则与测线布设本次测线布2耀原则是：根据工作区周边收集的煤矿采掘工程平面图，结合地面建筑物的分布和地形条件进行布设。测线布设时线距为20m，剖面长度以南北向控制整个场区为宜，共计17条剖面，长

27、度不等。瞬变电磁测点距10米，天然电场选频法测点距10米，两种测试手段进行重合布设，以达到相互复合印证，详见附图。(二) 测地工作1. 概况测量工作主要是为物探瞬变电磁地面测试测布设测网及剖面，剖面点距为10m 。2. 作业依据（1）全球定位系统（GPS）测量规范GB/T 183142001（2）物化探工程测量规范DZ/T 015395（3）地质矿产勘查测量规范GB/T 183412001（4）本技术设计书3. 座标系统本测区采用1954年北京坐标系，3度带投影，中央子午线经度111度。高程采用1956年黄海高程系。4. 主要技术方法（1）、控制点测区的国家控制点成果，埋设标志保存完好，作为本

28、次测量的基准点使用。（2）、测网布测测网布测采用中海达测绘仪器公司生产的V8 GPS接收机，以载波相位实时差分（RTK）方法进行。首先根据测线的设计位置以及方位，用EXCEL软件，以25米点距生成各测点的平面设计坐标，并传入工作手薄，外业以此为依据，采用点放样模式进行测点放样。外业当实际放样点位与设计坐标差小于0.1米时定点。部分测线穿越村庄，因此，根据实地情况，部分点位进行了偏移。测点点位确定后，打入木桩固定，并设立明显标志，再采集实际点位三维坐标存储于工作手薄，内业输出整理5. 质量检查（1）、采用RTK方法进行放样前，仪器在已知点都进行了校正和检测，其检测结果都小于5cm，符合要求。（2

29、）、测点检测：测点放样后，基准站架设在不同的控制点上进行了抽样检测，剖面测量检查150个，检测率29.8 %，点位测量中误差 Ms=0.106米；高程测量中误差 Mh=0.218米。检查误差符合本次工作要求。(三) 完成工作量本次勘测共布设测线17条，有效物理测点1006个，其中瞬变电磁点503个，天然电场选频点503个，具体完成工作量如下：瞬变电磁：剖面线17条共503个物理点干扰监测点：12个重复观测点：10个系统检查点：28个瞬变电磁法测点共计：553个天然电场选频：剖面线17条共503个测点检查剖面：剖面线1条共20个测点天然电场选频法测点共计：523个三、 试验工作试验工作的主要目的

30、是了解勘查区的地电条件、施工条件、干扰背景以及煤层采空区的地球物理特征等，通过分析试验工作的有效性，以便选择最佳工作方法和装置形式。对瞬变电磁法和天然电场选频法勘测都进行了试验。(一) 瞬变电磁法试验分析本次瞬变电磁法工作使用的仪器为WTEM1Q/GPS瞬变电磁接收机及WTEMID型10kW大功率发射机，采用同点回线源装置，供电线框为50m50m，接收线框为50m50m。技术参数的选择：发射频率：4Hz和16Hz(131取样道)；采样间隔：64s；控制延时：2.0s；天线延时：0.1s；通道延时：71.2s；关断时间：57.0s；供电电流：2527A；叠加次数：120次。(二) 天然电场选频法

31、测试试验分析由试验结果知，在未采空区段上方V值变化平稳，基本在0.10.3mV左右变化，而在采空区段上方，V值较高，V值介于0.40.6mV左右。说明天然电场选频法勘测判断采空与未采空边界效果是显著的，但天然电场选频法判定的采空区范围比实际略大些。(三) 试验结果通过上述试验工作可知，所采用的两种地面物探方法在采空区上均有较明显的异常反映，天然电场选频法反映采空异常区边界与瞬变电磁法反映的采空异常区边界基本一致，天然电场选频法圈定的采空区范围略大些；瞬变电磁法在采空区上方，测得电压曲线呈现为相对低值，而测得视电阻率值呈现为相对高值，并且呈闭合、半闭合状或视电阻率等值线呈较大幅度的波状起伏；在未

32、采空区上方，测得电压曲线呈现为相对高值，而测得视电阻率值呈现为相对低值，视电阻率等值线较为平缓且近似平行展布。采空区和未采空区上测得电压曲线和视电阻率等值线均有较明显的反映。天然电场选频法在采空区上方测得V值较高，呈现为相对高值，在未采空区上方测得V值较低，呈现为相对低值，且相对高值和相对低值在采空区边界处的界线相对明显。试验结果表明：采空区与未采空区异常特征有明显差异。在该地投入天然电场选频法和瞬变电磁法探测采空区是行之有效的。通过上述的试验，为本次工作各方法所选择的装置形式、技术参数提供了依据，采空区在多测道电压剖面和视电阻率等值线图上表现为“低电压、高电阻率”的异常特征；在天然电场选频法

33、V异常曲线图上表现为相对高电位差异常，可以作为下一步资料解释的依据。四、 野外数据采集(一) 野外测试本次野外物探勘测，采用天然电场选频法和瞬变电磁法剖面重合布设。共布设了17条剖面，瞬变电磁法测点距10米，完成测量剖面17条，共503个物理点；天然电场选频法测点距10米，电极距20m，记录参数Vs，共完成503个物理点。(二) 观测质量评述1. 瞬变电磁法原始资料的验收以及工程质量的评价，严格依照地面瞬变电磁法技术规程(中华人民共和国地质矿产行业标准DZ/T0073-93)的要求进行，对观测质量主要以系统检查观测来衡量，检查点误差计算公式如下：.单个点(第j点)各测道的平均相对误差式中：参加

34、统计的测道数i某道数第j观测点第i道的原始及检查观测值的平均值.全区各检查点总均方相对误差Mji计算公式为：式中：参加统计的测道数；为检查点数。本次瞬变电磁法共施工检查点28个，占全区观测物理点总数的5.1%，其平均相对误差为4.08%，总均方相对误差为4.11%。依据规程要求质量验收标准，全区工作质量合格，达到规程规范的质量要求。2. 天然电场选频法观测结果质量检查为原始观测曲线与重复观测曲线进行对比，经对16-16剖面的对比检查，前后两次实测剖面曲线形态基本一致，满足规范要求。另外，天然电场的信号较弱，本测区范围周边有村庄及多个煤矿，一般情况下，对天然电场有干扰，因此，对天然电场的异常仅作

35、参考,特别是当天然电场选频法所测得异常与瞬变电磁测试成果出现差异时，应以瞬变电磁测试成果为准。但是，瞬变电磁成果也不例外，也同样有部分地段受到强电场的干扰，当资料出现此情况时，要结合地质和测量成果综合考虑异常结果。(三) 资料处理1. 瞬变电磁法在野外数据采集期间，现场对数据进行初步处理和解释；室内完成数据综合处理、成图成像和人机交互解释等任务。室内数据处理是对获取的原始数据进行去伪存真、误差矫正、均滑处理、趋势分析和成图成像工作，目的在于提高勘测结果的准确度和精度，使之更趋于实际。采用该工作系统，具有以下特点：(a)现场自动采集数据，初步处理和绘图，可以提高工作效率，保证数据质量及时了解野外

36、工作情况，从而指导现场工作；(b)室内数据的快速处理，成图成像和人机交互解释，改变了传统工作方式，使工作水平得到提高；(c)经处理、解释得到的信息能与野外工作相互反馈使地质科学与野外工作得到真正意义的结合，对进一步解决复杂的地质问题有着重要的意义。瞬变电磁数据的处理可分为四部分：原始数据的录入；一次数据处理：包括数据编辑，数据滤波、均滑处理；二次数据处理：包括建立正、反演文件，磁源初步反演、磁源正、反演等；绘制图件。在室内数据处理的基础上，绘制了基本分析图件：瞬变电磁各测线多测道电压剖面图和瞬变电磁各测线视电阻率等值线图。多测道电压剖面图以测点为横坐标(算术坐标)，V(t)/I值为纵坐标(对数

37、坐标)，将每个测点的31个V(t)/I值，按131道的次序，相应展布在图上，然后将相同的V(t)/I值连成线，即为多测道电压剖面曲线图。由于瞬变电磁二次场随时间的衰减具有在高阻层衰减快、低阻层衰减慢的特征，故在高阻层采集到的二次场电压值小，低阻层采集到的二次场电压值大。反映在剖面曲线图上，低值响应部分为高阻层，高值响应部分为低阻层。视电阻率等值线图以测点(桩号)为横坐标(算术坐标)，深度为纵坐标(算术坐标)，将各测点不同采样时间经初步反演所得到的r值，经网格化后成图。视电阻率等值线图不但能反映剖面上各测点垂直方向电性变化情况，而且还能反映不同深度沿水平方向电性变化情况，它比多测道剖面图更形象直

38、观，能比较详细和清楚地反映地下构造特征和各种地质现象，如采空区、陷落柱、断层等。理论上分析，正常的沉积地层在视电阻率断面图上，等值线基本呈水平层状分布，当有异常体存在时，等值线将发生畸变，呈现各种形态的变化，研究曲线在纵向和横向上电性的变化特征，以确定异常体的性质，便是本次分析视电阻率等值线图的理论依据。2. 天然电场选频法当天野外工作完成后，把仪器观测数据及时回放到计算机内，从计算机上直接观测采集数据质量，发现问题及时处理，检查合格的数据存盘备用。运用绘图软件绘制天然电场选频法V剖面曲线图，并结合地质、调查资料及井下测量资料进行初步解释。五、 资料解释(一) 11剖面1. 瞬变电磁法从瞬变电

39、磁各测线多测道电压剖面图和瞬变电磁各测线视电阻率等值线图(图3-3a和3-3b)可以看出：29-33#测点，桩号280320m段，呈现“低电压、高电阻率”的“采空区异常”显示；剖面其余段，电压曲线平缓，等值线呈现为相对低电阻率，为正常层序显示。根据在已知采空区的瞬变电磁法试验成果，该剖面的280320m段解释为“采空区异常”。2. 天然电场选频法根据在已知采空区的天然电场选频法试验成果，28-34#测点(270330m)段，V值基本在0.40.6mV左右变化，呈高电位差异常，解释为“采空区异常”；剖面其余段，V值基本在0.10.3mV左右变化，为未采空显示(图3-4)。图3-3a 11剖面多测

40、道电压剖面图图3-3b 11剖面视电阻率等值线图图3-4 天然电场选频11剖面V异常曲线图(二) 22剖面1. 瞬变电磁法从瞬变电磁各测线多测道电压剖面和瞬变电磁各测线视电阻率等值线图(图3-5a和3-5b)上可以看出：测点11-16#，桩号100150m段，呈现“低电压、高电阻率”的“采空区异常”显示；剖面其余段，电压曲线平缓，等值线呈现为相对低电阻率，为正常层序显示。根据瞬变电磁法试验成果，该剖面100150m段解释为“采空区异常”。2. 天然电场选频法根据天然电场选频法试验成果，1015#、2427#测点(90140m、230260m)段，V值基本在0.40.6mV左右变化，呈高电位差异

41、常，解释为“采空区异常”；110#、1524#、2735#测点(090m、140230m、260340m)段，V值基本上在0.10.3mV左右变化，为未采空显示(图3-6)。(三) 33剖面1. 瞬变电磁法从图3-7a和3-7b上可以看出：测点12-14#、2426#，桩号110130m、230250m段，呈现“低电压、高电阻率”的“采空区异常”显示；测点1-12#、14-24#、26-37#，桩号0110m、130230m、250360m段，电压曲线平缓，等值线呈现为相对低电阻率，为正常层序显示。根据瞬变电磁法试验成果，剖面的110130m、230250m段解释为“采空区异常”。2. 天然电

42、场选频法根据天然电场选频法试验成果，11-16#、2228#测点(100150m、210270m)段，V值基本在0.40.6mV左右变化，呈高电位差异常，解释为“采空区异常”；111#、1622#、2837#测点(0100m、150210m、270360m)段，V值基本在0.10.3mV左右变化，为未采空显示(图3-8)。(四) 44剖面1. 瞬变电磁法从图3-9a和3-9b上可以看出：测点421#，桩号30200m段，呈现“低电压、高电阻率”的“采空区异常”显示；测点14#、2137#，桩号030m、200360m段，电压曲线平缓，等值线呈现为相对低电阻率，为正常层序显示。根据瞬变电磁法试验

43、成果，剖面的30200m段解释为“采空区异常”。2. 天然电场选频法根据天然电场选频法试验成果，323#测点(20220m)段，V值基本在0.40.6mV左右变化，呈高电位差异常，解释为“采空区异常”；13#、2337#测点(020m、220360m)段，V值基本在0.10.3mV左右变化，为未采空显示(图3-10)。图3-5a 22剖面多测道电压剖面图图3-5b 22剖面视电阻率等值线图图3-6 天然电场选频22剖面V异常曲线图图3-7a 33剖面多测道电压剖面图图3-7b 33剖面视电阻率等值线图图3-8 天然电场选频33剖面V异常曲线图图3-9a 44剖面多测道电压剖面图图3-9b 44

44、剖面视电阻率等值线图图3-10 天然电场选频44剖面V异常曲线图(五) 55剖面1. 瞬变电磁法从瞬变电磁各测线多测道电压剖面图(图3-11a)和瞬变电磁各测线视电阻率等值线图(图3-11b)可以看出：测点1214#、2935#，桩号110130m、280340m段，呈现“低电压、高电阻率”的“采空区异常”显示；测点112#、1429#、3537#， 桩号0110m、130280m、340360m段，电压曲线平缓，等值线呈现为相对低电阻率，为正常层序显示。根据瞬变电磁法试验成果，该剖面的110130m、280340m段解释为“采空区异常”。2. 天然电场选频法根据天然电场选频法试验成果，测点1

45、016# 、2735# (90150m、260340m)段，V值基本在0.40.6mV左右变化，呈高电位差异常，解释为“采空区异常”；测点110#、1627#、3537# (090m、150260m、340360m)段，V值基本在0.10.3mV左右变化，为未采空显示(图3-12)。(六) 66剖面1. 瞬变电磁法从瞬变电磁各测线多测道电压剖面图和瞬变电磁各测线视电阻率等值线图(图3-13a和3-13b)可以看出：测点1429#，桩号130280m段，呈现“低电压、高电阻率”的“采空区异常”显示；测点114#、2937#，桩号0130m、280360m段，电压曲线平缓，等值线呈现为相对低电阻率，为正常层序显示。根据瞬变电磁法的试验成果，66剖面的130280m段解释为“采空区异常”。2. 天然电场选频法根据天然电场选频法试验成果，测点1331# (120300m)段，V值基本上在0.40.6mV左右变化，呈高电位差异常，解释为“采空区异常”；113#、3137#测点(0120m、300360m)段，V值基本在0.10.3mV左右变化，为未采空显示(图3-14)。