【正文】 區(qū)一帶， 3煤層于 20 世紀(jì) 7080 年代已大部采空， 9煤層 及 15煤層 未被采動。另外 由于當(dāng)?shù)?3煤層埋藏淺， 該地區(qū) 對于 3煤層的 古采煤 井口 也 較多， 因此采空 區(qū) 狀況 較為 復(fù)雜， 煤礦采空范圍不詳 。因此， 業(yè)主 委托我單位采用地面物探工作 查明擬建場區(qū)的煤礦采空情況 ,為下步進(jìn)行 采空區(qū) 治理 設(shè)計 提供可靠依據(jù) 。 2 三、 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù) (一 )技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 本次物探工作執(zhí)行和參照執(zhí)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要有： 1.《地面瞬變電磁法技術(shù)規(guī)程》 (DZ/T007393)； 2.《水利水電工程物探規(guī)范》 (DL501092)； 3.《直流電法工作規(guī)范》 (原地礦部編 )。 四、 完成工作量及質(zhì)量評述 本次物探工作從 2020 年 12 月 20 日～ 2020 年元 月 5 日進(jìn)行了野外地面物探測試工作；隨后進(jìn)行了資料匯總、綜合分析及報告編制工作； 2020 年 元 月 下旬 提交了報告初稿。在綜合分析研究的基礎(chǔ)上完成報告和圖文編制，提交文字報告 1 份、附圖 1 張。本次工作除按國家現(xiàn)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求和法律、法規(guī)執(zhí)行外，還嚴(yán)格遵照我院質(zhì)量管理體系文件所規(guī)定的工程物探工作程序和作業(yè)指導(dǎo)書，對工作質(zhì)量逐層把關(guān)。 3 第二章 地質(zhì)環(huán)境條件 一、 自然地理概況 (一 )位置交通 晉城煤業(yè)集團(tuán) 煤層氣液化工程 擬建場區(qū) 位于山西省晉城市 城區(qū)北石店 鎮(zhèn) 境內(nèi)的王臺鋪煤礦井田范圍內(nèi)， 東 距太洛 公路 65m， 西鄰 王臺鋪煤礦鐵路專用線 ，北鄰朝天宮村，南 依 嘉陵公路 ，距 晉城 市 市 區(qū)約 15km。53＇ 37″ ～ 112176。34＇ 07″ ～ 35176。 擬建場區(qū)東側(cè)有太焦鐵路、長晉高速公路通過。 測 圖 2－ 1 交通位置 圖 1. 鐵路； ； 3. 測區(qū)； 、鄉(xiāng)公路； ； ； 7．鄉(xiāng)、鎮(zhèn) (縣 )、鄉(xiāng) (鎮(zhèn) )； ； ； ； ； 6. 市 (縣 )界線； ； 區(qū) 槐樹 4 (二 )氣象水文 晉城市屬溫暖帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，氣候溫和，年平均氣溫 ～ ℃，一月平均氣溫 4～ 7℃，七月平均氣溫 19～ 25℃，極端最低氣溫 24℃，極端最高氣溫 ℃。 年無霜期為141～ 189 天，年日照時數(shù)為 ～ 時，全年主導(dǎo)風(fēng)向冬季為西北風(fēng)，夏季為東南風(fēng)，最大凍土深度 460mm。丹河發(fā)源于高平縣趙莊北丹株嶺，流經(jīng)高平、晉城，在河南省沁陽縣北今村匯入沁河，總長 120km，流域面積 3620km2，丹河從評估區(qū)西部約 5km 處經(jīng)過，對測區(qū)影響小。 二、 地形地貌 測區(qū)地貌屬黃土丘陵區(qū)，現(xiàn)地形經(jīng)過人為改造，總體地形為東北高、西南低，最 高點(diǎn)位于北部邊界，標(biāo)高 ，最 低 點(diǎn)位于西部，標(biāo) 高 ，最大相對高差?，F(xiàn)結(jié)合區(qū)域資料與鉆探資料，地層由老至新分述如下： ： (O2f) 以深灰色堅硬致密的厚層狀石灰?guī)r及角礫狀泥灰?guī)r為主，膠結(jié)良好，夾薄層泥質(zhì)灰?guī)r。為一套以泥巖為主的瀉湖海灣相沉積，底部為山西式鐵礦。與下伏峰峰組呈平行不整合接觸 。由深灰色～灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖 、石灰?guī)r、煤層等組成。含煤一般 5～ 8 層，有時達(dá) 10 層，煤 5 層總厚約 ，含煤系數(shù) 7%，可采 2 層 ( 15 號 )，夾有 4～ 6 層淺海相灰?guī)r。底部以砂巖與本溪組呈整合接觸。 組 (P1s) 為測區(qū)另一主要含煤地層。砂巖多為中細(xì)粒，石英含量較多。一般含煤 3～ 5 層，多發(fā)育在中下部，其中 3 號煤為穩(wěn)定可采煤層，煤層厚度 ～ ，平均 ，夾矸厚度 ～ ，埋深 ～，平均 45m。測區(qū)內(nèi) 3 號煤已枯竭。頂部為含鋁質(zhì)泥巖，富含鮞粒，俗稱“桃花泥巖”，層位穩(wěn)定，分布廣泛，是良好的標(biāo)志層。 測 區(qū)北部有其下部地層下伏，中南部遭剝蝕。巖性為棕黃、黃褐色粉質(zhì)粘土、粘土，含鈣質(zhì)結(jié)核，厚 3～ 15m。 四、 煤層特征 區(qū)內(nèi)含煤地層主要為石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組。其中太原組平均厚 ，含煤 11 層，分別為 5～ 15煤層。煤層平均總厚 ，含煤系數(shù)為 %。可采煤層 3 層， 3煤層為穩(wěn)定可采煤層，厚 ～ ，平均厚 ，可采含煤系數(shù)為 %。 層 測區(qū)內(nèi)的可采煤層為 9和 15煤層，各煤層特征如下： (1)3煤層 位于山西組下部，是目前勘查區(qū)周邊煤礦開采的主要目的層。煤層厚度為 ～ ，平均厚 ，煤層厚度及層位穩(wěn)定，屬穩(wěn)定煤層。底板為泥巖或粉砂質(zhì)泥巖。 3煤層含硫低，俗稱“香煤”。測區(qū)及周邊的 煤礦均開采 3煤，因此 3煤是否被采空是本次勘查的重點(diǎn)。煤層厚度 ～ ，為局部可采煤層。煤層結(jié)構(gòu)比較簡單，一般不含夾矸，層位比較穩(wěn)定。 (3)15煤層 位于太原組一段頂部，厚 ～ ，平均厚 ，全區(qū)穩(wěn)定可采。煤層結(jié)構(gòu)簡單，含 2～ 4 層夾矸， 厚 ～ 。 15煤層含硫較高，俗稱“臭煤”。 五、 地質(zhì)構(gòu)造與地震 測區(qū) 構(gòu)造形態(tài)為走向 NE，傾向 NW，傾角 3～ 5176。 根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》 (GB18306－ 2020 圖 A)，測區(qū)的地震動峰值加速度為 ，對應(yīng)的地震基本烈度為Ⅵ度。 六、 水文地質(zhì)條件 根據(jù)含水層巖性的不同，區(qū)內(nèi)含水巖組可分為碳酸鹽巖類巖溶含 水巖組、碎屑巖夾碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水巖組和碎屑巖類裂隙含水巖組三類。 m，滲透系數(shù)為 ～ 。 含水巖組主要為石炭系太原組砂頁巖夾灰?guī)r，含水層一般為灰?guī)r，總厚度 25m左右，下伏本溪組鋁土頁巖等構(gòu)成區(qū)域相對隔水層。 m，說明巖溶裂隙發(fā)育的不均一性。 本區(qū)包括奧陶系中統(tǒng)和寒武系中統(tǒng)兩個含水巖組。 巖溶水的富水性與巖溶發(fā)育程度基本一致，巖溶發(fā)育程度很高。在大面積碎屑巖覆蓋區(qū)，含水巖組埋藏深，巖溶地下水位埋深大于 ，巖溶不發(fā)育，富水性弱。據(jù)王臺勘探區(qū)巖石力學(xué)資料， 3煤層頂板泥巖極限抗壓強(qiáng)度為 ，粉砂巖極限抗壓強(qiáng)度為 ，均屬半堅硬巖石 － 8 － 第三章 工程物探 為了基本查明 工作區(qū) 范圍 內(nèi) 采煤形成 3 號煤 的 采空區(qū)的大致分布 情況 ，本次工程物探勘測是在地面調(diào)查及充分收集利用 工作區(qū) 范圍周邊煤礦的采掘資料、地質(zhì)資料基礎(chǔ)上展開的。 2020 年 12 月 20 日～ 2020 年元 月 5 日進(jìn)行了野外數(shù)據(jù)采集工作，歷時 15 天順利的完成了野外 地面勘測 工作然后轉(zhuǎn)入室內(nèi)資料整理。根據(jù)二次場衰減曲線的特征，就可以判斷地下地質(zhì)體的電性、性質(zhì)、規(guī)模和產(chǎn)狀等，從而解決采空區(qū)等地質(zhì)問題。 － 1Q/GPS系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo) A．接收機(jī)部分 ⑴通道數(shù)： 1 道。 ⑶主 放增益： 1 3 6 128 倍。 ⑸工頻壓制：≥ 80dB。 ⑺最小采樣間隔： 1μ s。 ⑼疊加次數(shù)： 1～ 9999 次。 ⑾電源：內(nèi)置 12V 充電電池 (也可外接 )，工作時間≥ 10 小時。 B．發(fā)射機(jī)部分 ⑴發(fā)射電源電壓：直流 12V～ 200V。 ⑶發(fā)射波形：一個供電周期由正供電、停供電、負(fù)供電、停供電 4 個等寬的節(jié)拍構(gòu)成。 ⑸電流測量：在斷電前測量供電電流，量程為 0～ 50A，顯示分辨率 。 ⑻液晶顯示：發(fā)射電流 (A)、關(guān)斷時間 (μ s)、內(nèi)部溫度 (℃ )、內(nèi)部電池電壓 (V)。 ⑽數(shù)據(jù)存儲：可按設(shè)定的時間間隔 (1～ 30 分鐘 )將月、日、時、分、發(fā)射電流、關(guān)斷時間等數(shù)據(jù)存入帶有掉電保護(hù)功能的存儲器中。 ⑾ RS－ 232 標(biāo)準(zhǔn)串口：可將存儲的數(shù)據(jù)傳到計算機(jī)中供后期處理用。 ⒀工作溫度： 10℃～ 50℃。 測區(qū)采空區(qū)勘測最大深度一般約 100 米。 50m，接收線框為 50m179。對單點(diǎn)異常都進(jìn)行了復(fù)測、排除，確保野外數(shù)據(jù)第一手資料。由于儀器輕便，操作員可以將儀器掛在胸前兼跑 M 極，另一人跑 N 極，一人記錄兼點(diǎn)草圖。 － 10 － 本次測量采用剖面觀測法 (如圖 31 所示 )。 測線應(yīng)盡量沿垂直勘探目標(biāo)的走向布置。 圖 31 剖面觀測示意圖 TR2 型儀器的主要技術(shù)指標(biāo)： ：頻率范圍 ～ 2520Hz 共 10 個 頻點(diǎn)，對應(yīng)關(guān)系見表 31。 9V(6 節(jié) 6F22 型電池 )，功耗約 130mW。接收機(jī)僅測量水平電場分量 Ex 或 Ey，由兩個距離為 5m、 10m 或 20m 的MN 電極，將水平電場信號接收下來，經(jīng)低噪聲前置放大器 I(圖 32)和前置放大器Ⅱ作寬帶放大后，進(jìn)入測程控制 (衰減 )和 50Hz 濾波器，濾波后的信號送入選頻網(wǎng)絡(luò)得到設(shè)定頻率的信號，其它信號加以抑制和衰減。通過變換頻率選擇開關(guān)位置，即可得到同一測點(diǎn)上不同頻率的電位差值。由于地層 (礦層 )介質(zhì)的缺失，形成與周圍巖體較大的電性特征。因此，可以通過測量某一頻點(diǎn)的 ?V 異常來確定煤礦采空區(qū)的位置和范圍。 測線布設(shè)時 線距為 20m，剖面長度 以南北向控制整個場區(qū)為宜，共計 17 條剖面，長度不等 。 (二 )測地工作 測量工作主要是為物探瞬變電磁地面測試測布設(shè)測網(wǎng)及剖面，剖面點(diǎn)距為10m 。高程采用 1956 年黃海高程系。 （ 2）、測網(wǎng)布測 測網(wǎng)布測采用 中海達(dá) 測繪儀器公司生產(chǎn)的 V8 GPS 接收機(jī)，以載波相位實(shí)時差分（ RTK）方法進(jìn)行。外業(yè)當(dāng)實(shí)際放樣點(diǎn)位與設(shè)計坐標(biāo)差小于 米時定點(diǎn)。測點(diǎn)點(diǎn)位確定后，打入木樁固定，并設(shè)立明顯標(biāo)志，再采集實(shí)際點(diǎn)位三維坐標(biāo)存儲于工作手薄，內(nèi)業(yè)輸出整理 （ 1）、采用 RTK 方法進(jìn)行放樣前，儀器在已知點(diǎn)都進(jìn)行了校正和檢測，其檢測結(jié)果都小于 5cm，符合要求。 米；高 程測量中誤差 Mh=177。 檢查誤差符合本次工作要求。對瞬變電磁法和天然電場選頻法勘測都進(jìn)行了試驗。 50m，接收線框為 50m179。 技術(shù)參數(shù)的選擇：發(fā)射頻率： 4Hz 和 16Hz(1～ 31 取樣道 )；采樣間隔： 64μ s；控制延時： s；天線延時： s；通道延時： s；關(guān)斷時間： s；供電 電流： 25～ 27A；疊加次數(shù)： 120 次。說明天然電場選頻法勘測判斷采空與未采空邊界效果是顯著的，但天然電場選頻法判定的采空區(qū)范圍比實(shí)際略大些。采空區(qū)和未采空區(qū)上測得電壓曲線和視電阻率等值線均有較明顯的反映。試驗結(jié)果表明：采空區(qū)與未采空區(qū)異 常特征有明顯差異。 通過上述的試驗，為本次工作各方法所選擇的裝置形式、技術(shù)參數(shù)提供了依據(jù)，采空區(qū)在多測道電壓剖面和視電阻率等值線圖上表現(xiàn)為“低電壓、高電阻率”的異常特征；在天然電場選頻法 ?V 異常曲線圖上表現(xiàn)為相對高電位差異常，可以作為下一步資料解釋的依據(jù)。共布設(shè)了 17 條剖面，瞬變電磁法測點(diǎn)距 10 米，完成測量剖面 17 條，共 503 個物理點(diǎn)；天然電場選頻法測點(diǎn)距 10 米 ，電極距 20m，記錄參數(shù) ?Vs，共完成 503 個物理點(diǎn)。 本次瞬變 電磁法共施工檢查點(diǎn) 28 個，占全區(qū)觀測物理點(diǎn)總數(shù)的 %，其平均相對誤差為 %，總均方相對誤差為 %。 觀測結(jié) 果質(zhì)量檢查為原始觀測曲線與重復(fù)觀測曲線進(jìn)行對 比，經(jīng)對 1616′剖面的對比檢查，前后兩次實(shí)測剖面曲線形態(tài)基本一致，滿足規(guī)范要求。但是，瞬變電磁成果也不例外，也同樣有部分地段受到強(qiáng)電場的干擾，當(dāng)資料出現(xiàn)此情況時，要結(jié)合地質(zhì)和測量成果綜合考慮異常結(jié)果。室內(nèi)數(shù)據(jù)處理是對獲取的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行去偽存真、誤差矯正、均滑處理、趨勢分析和成圖成像工作，目的在于提高勘測結(jié)果的準(zhǔn)確度和精度，使之更趨于實(shí)際。 瞬變電磁數(shù)據(jù)的處理可分為四部分： － 15 － ①原始數(shù)據(jù)的錄入； ②一次數(shù)據(jù)處理：包括數(shù)據(jù)編輯，數(shù)據(jù)濾波、均滑處理； ③二次數(shù)據(jù)處理：包括建立正、反演文件，磁源初步反演、磁源正、反演等； ④繪制圖件。 多測道電壓剖面圖以測點(diǎn)為橫坐標(biāo) (算術(shù)坐標(biāo) )， V(t)/I 值為縱坐標(biāo) (對數(shù)坐標(biāo) )，將每個測點(diǎn)的 31 個 V(t)/I 值，按 1～ 31 道的次序，相應(yīng)展布在圖上，然后將相同的 V(t)/I 值連成線，即為多測道電壓剖面曲線 圖。反映在剖面曲線圖上，低值響應(yīng)部分為高阻層，高值響應(yīng)