田忠斌, 馬玉龍, 李貅， 嵇艷鞠， 黎東升,6

1 山西省煤炭地質(zhì)物探測繪院， 山西晉中 030600 2 中國地球物理學會院士專家工作站， 山西晉中 030600 3 資源環(huán)境與災害監(jiān)測山西省重點實驗室， 山西晉中 030600 4 長安大學地質(zhì)工程與測繪學院， 西安 710054 5 吉林大學儀器科學與電氣工程學院， 長春 130026 6 中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所 中國科學院礦產(chǎn)資源研究重點實驗室, 北京 100029

0 引言

煤層氣是一種利用價值極高的氣體礦產(chǎn)資源.高效開發(fā)和利用煤層氣，在減少煙塵污染，發(fā)展綠色經(jīng)濟等方面具有重要的意義.山西省是煤層氣資源大省，截至2020年底，山西省煤層氣累計探明地質(zhì)儲量達1.06萬億立方米，約占全國總探明地質(zhì)儲量的89.83%.煤層氣產(chǎn)量達到77億立方米，占全國的75.27%(鄭民等，2018).山西省中南部地區(qū)各大煤田采空區(qū)中蘊藏著豐富的煤層氣資源，具有極大的經(jīng)濟效益.

我國煤礦煤層氣開發(fā)主要是以生產(chǎn)礦井的未采或卸壓煤層中抽取瓦斯為主，廢棄礦井采空區(qū)煤層氣開發(fā)尚處于探索階段.采空區(qū)煤層氣資源評價、計算目前還存在于理論研究階段.最常用的方法是基于“橫三區(qū)”和“豎三帶”理論，通過已知采空區(qū)的地質(zhì)、物性、采掘(方式、范圍、年限)和瓦斯抽采資料，建立模型，對已知采空區(qū)內(nèi)的煤層氣進行評價計算(孟召平等，2016；李俊等，2018).然而，采空區(qū)煤層氣的評價與開發(fā)涉及構(gòu)造地質(zhì)、水文地質(zhì)、煤層氣地質(zhì)、采煤、通風、流體力學等諸多因素的綜合學科理論和工程研究，國內(nèi)尚未建立系統(tǒng)性理論基礎(chǔ).同時，在實際評價過程中，采空區(qū)往往由于歷史原因存在基礎(chǔ)地質(zhì)資料缺失、剩余資源不清、采掘方式多樣、擾動范圍不詳、導水裂隙不明、采空積水分布未知等局面，其中，部分因素的確定是極為困難的，導致煤層氣資源的評價指標往往存在較大的誤差，甚至是盲目的、不準確的.與未采煤層中的吸附態(tài)煤層氣可以通過基于地震勘探的屬性預測、尋找富集有利區(qū)相比(田忠斌等，2016)，采空區(qū)煤層氣的富集區(qū)顯然極為復雜，而當前尚沒有相關(guān)理論或工程手段可以實現(xiàn)采空區(qū)煤層氣富集區(qū)或儲氣構(gòu)造的直接探測.基于物探手段，首先了解采空區(qū)、采空積水區(qū)、采動裂隙的賦存范圍，根據(jù)已知地質(zhì)資料和游離態(tài)煤層氣生產(chǎn)、運移和賦存所需的基本條件，判斷該采空區(qū)是否具備煤層氣儲集條件，是建立采空區(qū)煤層氣地質(zhì)模型的基礎(chǔ)，由此，對高瓦斯礦井采空區(qū)煤層氣的地質(zhì)勘查就轉(zhuǎn)換為對采空區(qū)圈閉構(gòu)造的勘查.

采空區(qū)及采空積水區(qū)的勘查已經(jīng)在各大煤田中廣泛開展.傳統(tǒng)地面煤礦采空區(qū)探測技術(shù)主要依賴地震類及電磁法類勘探技術(shù), 薛國強等利用地面磁性源瞬變電磁法、電性源短偏移距瞬變電磁法等常規(guī)電磁法等做了大量的理論研究和實際觀測(Xue et al.，2013, 2018，2018b，2018c；何繼善和薛國強, 2018)，王緒本等(2013)探討了利用可控源音頻大地電磁法(CSAMT)開展了采空區(qū)探測及煤層氣富集區(qū)的勘查的可行性.此外直流電測深法(DC)、頻率域測深法(FEM)也是采空區(qū)探測中較為常用的方法，在各地質(zhì)勘查單位中應用也較為廣泛(Xue et al., 2015, 2018a).但是，目前傳統(tǒng)的地面采空區(qū)探測技術(shù)普遍存在探測能力不足及精度低的共性，同時高密度物探工作意味著施工成本的極速攀升和工作效率的下降.因此亟需開展多種地球物理探測技術(shù)的集成創(chuàng)新，形成多波場聯(lián)合探測技術(shù)，用于快速、精準、低成本探測廢棄礦井不同煤層采空區(qū)的邊界及各類煤柱的具體位置、分布和規(guī)模大小，并準確識別煤炭開采后“豎三帶”中裂隙帶和垮落帶的分布范圍和展布規(guī)律(王爭等，2021).

半航空瞬變電磁法(SATEM)采用地面發(fā)射空中接收的方式(Wu et al.,2019；張瑩瑩和李貅，2017)，極大地規(guī)避了復雜、困難地形對地球物理勘探的影響，工作效率較傳統(tǒng)地面電法勘探提升了數(shù)倍.同時，采集系統(tǒng)在空中自動不間斷采集，使得采樣點距由傳統(tǒng)地面物探的幾十米加密至幾米，大數(shù)據(jù)的獲取，對于橫向分辨能力的提高具有十分重要的意義(Wu et al., 2019).通過波場變換技術(shù)將半航空電磁數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為虛擬地震波數(shù)據(jù)，借助于地震勘探的偏移成像技術(shù)進行成像，顯然電磁數(shù)據(jù)越密集“成像”精度越高.這樣，可以實現(xiàn)利用一種物探方法實現(xiàn)快速、高密度探測，震、電兩種波場聯(lián)合解釋分析的目的，從而對采空區(qū)范圍、含水性、以及上覆巖層裂隙程度進行定性分析，最終實現(xiàn)采空區(qū)煤層氣儲氣構(gòu)造的探測.

1 采空區(qū)煤層氣儲氣構(gòu)造地質(zhì)特征

1.1 原生態(tài)煤層氣儲氣構(gòu)造影響因素及勘探方法簡述

原生態(tài)的煤層氣賦存在煤層中，以吸附態(tài)為主(約占90%)，兼有游離態(tài)和水溶態(tài)兩種類型(楊浩, 2017).煤層氣與煤是同體共生、共存的礦產(chǎn)，具有相同的成因.煤層既是煤層氣的源巖，又是煤層氣的儲氣層.原生態(tài)煤層氣是當前煤層氣開發(fā)的主要對象，煤層氣的有無以及儲量與地質(zhì)年代、巖性、構(gòu)造、水文地質(zhì)、埋藏深度、煤質(zhì)、煤厚、圍巖的封閉性以及煤層的地球物理和地球化學特征有關(guān).同常規(guī)天然氣資源勘探一樣，地球物理勘探是煤層氣資源勘探的主要地質(zhì)手段.對于原生態(tài)煤層氣儲藏構(gòu)造，儲層在速度和密度上具有明顯的差異，通過分析測井資料，采用地震勘探方法，利用巖石物理特征以及地震波場特征來研究煤層巖性、含氣屬性等煤層氣特性，根據(jù)煤儲層參數(shù)與井震數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，預測煤層氣的富集區(qū).如圖1，對于完整的原生吸附態(tài)煤層氣，通常通過壓裂的方式解析出煤層中的煤層氣，最終得以抽采.

圖1 吸附態(tài)煤層氣開采過程示意圖Fig.1 Schematic diagram of adsorption state CBM exploitation

1.2 采空區(qū)煤層氣儲集構(gòu)造特征及影響因素

隨著煤炭資源的開采，受應力釋放的影響，在工作面周圍會產(chǎn)生不同的采動影響區(qū)、帶，即：橫向上沿工作面走向的煤壁支承影響區(qū)、離層區(qū)、重新壓實區(qū)，縱向上由下往上的垮落帶、導水裂隙帶和整體彎曲下沉帶，簡稱“橫三區(qū)”和“豎三帶”.應力的釋放會導致所采煤層的剩余煤炭以及鄰近煤層的吸附態(tài)煤層氣釋放，通過采動裂隙進入到采空區(qū)中形成游離態(tài)的煤層氣.煤層氣大量涌入采空區(qū)及采動裂隙后，當整個儲氣空間是密閉的，密閉良好的采空區(qū)就像一個充滿瓦斯氣體的“氣球”(孟召平等,2016).這個“氣球”的影響因素有四個：

(1)煤層中煤層氣的含量；(2)開采煤層所屬煤系地層鄰近煤層發(fā)育情況；(3)采掘位置、采動破壞范圍、回采率等；(4)采空積水情況.

如圖2，當?shù)貙铀錆M導水裂隙或采空區(qū)時，會阻礙煤層孔隙中吸附態(tài)氣體的逸散，對于采動裂隙帶延伸至地表，或彎曲帶形變引起地裂縫時，采空區(qū)中的煤層氣會發(fā)生逸散.因此，采空區(qū)煤層氣的生成、運移和儲集成藏，不僅需要有足夠的煤層氣生成，還需要保證采空區(qū)內(nèi)不存在積水、采動裂隙范圍不足以到達地表形成地裂縫.

圖2 采空區(qū)煤層氣示意圖Fig.2 Schematic diagram of CBM in goaf

采空區(qū)中采動裂隙的影響范圍是建立采空區(qū)煤層氣地質(zhì)模型的關(guān)鍵因素，也是采空區(qū)能否成為儲氣構(gòu)造的關(guān)鍵，但如何準確確定上覆煤巖層和下伏煤巖層的擾動影響范圍是一項極為困難的工作.不同地質(zhì)條件、開采層位的數(shù)量、不同采掘方式和開采年代的礦井可能有不同的擾動影響范圍.通常長臂工作面向上150～200 m，向下40～70 m均會有應力釋放，裂隙帶的高度通常為垮落帶的1.3～2.5倍.淺埋深煤層群高強度開采會導致明顯的地裂縫，覆巖抗拉強度越小，開采范圍越大，開采深度小，地表易形成地裂縫，甚至會形成地面塌陷，最容易形成地裂縫的區(qū)域位于采區(qū)邊界(王來貴等，2010).煤層群開采覆巖內(nèi)裂隙主要為基巖中沿開采邊界向上發(fā)育的“上行裂隙”，表土層中自上而下發(fā)育的“下行裂隙”，當兩者貫通，采空區(qū)不再密閉，采空區(qū)及裂隙帶中的煤層氣會通過裂隙通道發(fā)生逸散.

由于煤層氣的主要成分是甲烷，其電性特征、彈性特征等物性特征與采空區(qū)中的空氣基本沒有差別，因此直接利用物探手段尋找采空區(qū)煤層氣不具備地球物理勘探所需要的物性差異.然而，作為煤層氣的儲集構(gòu)造，采空區(qū)與原狀地層有著明顯的電性差異，根據(jù)以往地質(zhì)資料在華北煤系地層中，完整的煤系地層電阻率分布特征總體符合H型地電斷面，而當煤層開采后根據(jù)采空區(qū)的含水性特征，電阻率曲線會發(fā)生變化(圖3).在含水采空區(qū)與非含水采空區(qū)具有較大的電性差異，含水采空區(qū)表現(xiàn)為低阻反應，而不含水采空區(qū)表現(xiàn)為相對高阻反應.

圖3 煤層不同開采狀態(tài)下的電阻率曲線圖Fig.3 Resistivity curve of coal seam under different mining conditions

此外，地震勘探中裂隙帶的存在表現(xiàn)為彈性波能量的損失.這樣通過對電性和波阻抗特征的分析，尋找有利于煤層氣儲藏的采空區(qū).本文將圈閉的、不含水的采空區(qū)作為采空區(qū)煤層氣富集的主要甜點“地質(zhì)構(gòu)造區(qū)塊”，而將積水采空區(qū)以及明顯存在塌陷、裂隙等導水、導氣構(gòu)造的非圈閉采空區(qū)作為煤層氣非富集區(qū)塊.這樣，對于高瓦斯礦井，我們可以把具有一定規(guī)模的、圈閉的、不含采空積水的煤炭采空區(qū)認為是良好的煤層氣儲氣單元，而將含水采空區(qū)或者不圈閉的采空區(qū)作為非有利區(qū)，對于大面積采空的礦區(qū)，通過排除非有利區(qū)，尋找有利區(qū)，可以幫助地質(zhì)人員建立采空區(qū)煤層氣儲藏構(gòu)造的地質(zhì)模型，指導煤層氣資源的預測和計算.

2 半航空電磁法及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 半航空電磁法簡介

半航空瞬變電磁法(Semi-airborne transient electromagnetic method，SATEM)是一種航空類電磁法.它利用接地導線向地下供以階躍電流，在電流斷開的間隙，位于空中的無人機搭載接收系統(tǒng)采集二次場電磁信號(圖4)，又稱地空瞬變電磁法(李肅義等,2013； 張瑩瑩等, 2015; 張瑩瑩, 2016; 方濤等, 2015).與常規(guī)電磁方法類似，半航空瞬變電磁法以地下介質(zhì)的電、磁性特征作為物性差異，通過處理分析物性差異結(jié)果，實現(xiàn)地下目標體的識別.該方法具有發(fā)射功率大，探測深度深，測量速度快，工作效率高，受地形影響較小的優(yōu)勢，兼具航空電磁法和地面瞬變電磁法各自的優(yōu)勢(Wu et al., 2019；殷長春等, 2015a，2015b).

圖4 半航空瞬變電磁法示意圖Fig.4 Schematic diagram of SATEM

2.2 半航空電磁法全域視電阻率計算方法

瞬變電磁法在早期發(fā)展過程中，受當時計算條件的限制，在電磁場整個衰減期內(nèi)，人為將視電阻率劃分為早、晚期，并作了簡化處理，得到了視電阻率的解析表達式.但是無論早期還是晚期視電阻率，均有應用條件.然而在實際生產(chǎn)中，晚期視電阻率被廣泛應用，甚至是不考慮條件地應用，把晚期視電阻率當成了不分遠近、不分早晚的“全期、全區(qū)視電阻率”使用，造成了處理成果與實際結(jié)果有較大的偏差.

為解決上述困局，李貅提出了瞬變電磁全域視電阻率的思想，通過數(shù)值計算的方法求解出電磁場中的電阻率，得到攜帶時、空信息的全域視電阻率(張瑩瑩等,2015；李貅等,2021).通過計算分析發(fā)現(xiàn)，感應磁場B(t)關(guān)于電阻率參數(shù)的函數(shù)形態(tài)相對簡單，尤其是垂直分量Bz(t)與電阻率的關(guān)系是一一對應的單調(diào)關(guān)系，這就為基于反函數(shù)定理思想定義視電阻率創(chuàng)造了條件.但是由于Bz(t)與ρ之間是極為復雜的函數(shù)關(guān)系式，無法利用反函數(shù)的思想求解得到ρ=f(Bz(t))的解析表達式，為此，將Bz(t)進行泰勒展開，并取其線性主部(張瑩瑩等,2015；張瑩瑩,2016)，得到了公式(1)：

(p=x,z),

(1)

這樣就得到了Bz(t)與ρ的準線性關(guān)系表達式.繼續(xù)對(1)式進行變換.

(2)

將(2)式寫成迭代的形式：

(3)

其中，

(4)

(4)式的迭代終止條件為

(5)

其中，ε是給定的迭代終止誤差限，Bp(ρ,C,t)(p=x,z)是采集得到的磁感應強度.這樣就可以通過數(shù)值計算的方式得到全域視電阻率(張瑩瑩等,2015).

2.3 半航空瞬變電磁擬地震偏移成像技術(shù)

眾所周知，電磁場是擴散場，滿足的擴散方程，由于沒有所謂的“反射”，因此無法像地震勘探那樣進行成像.為此，建立起擴散方程與波動方程之間的關(guān)系，可以實現(xiàn)兩種不同波場之間的變換(戚志鵬等,2013；Li et al., 2018)：

(6)

其中E為表達擴散方程的場量，而U為表達波動方程的場量.

根據(jù)此積分方程，即可完成擴散場數(shù)據(jù)與波場數(shù)據(jù)之間的相互轉(zhuǎn)換.一般地，將由地震波場轉(zhuǎn)換到擴散場的變換稱為波場正變換，由擴散場變換到波場的變換叫做波場反變換.通過進行波場反變換，求解一系列不適定問題，實現(xiàn)電磁場向虛擬波場的轉(zhuǎn)換.半航空瞬變電磁數(shù)據(jù)在空間上往往攜帶含有偏移距的空間信息，按照偏移成像的要求，在進行偏移前，需要對虛擬波場進行動校正和初至切除，最后進行克?；舴蚱?，從而實現(xiàn)半航空瞬變電磁的擬地震偏移成像(Li et al., 2018).具體步驟如下：

(1)將采集的半航空瞬變電磁場通波場變換方法變換為虛擬波場；

(2)對波場變換得到的虛擬波場數(shù)據(jù)進行初至地震波切除；

(3)對虛擬波場數(shù)據(jù)進行動校正處理；

(4)通過數(shù)值積分和數(shù)值微分實現(xiàn)克西霍夫積分的數(shù)值計算，從而進行自激自收數(shù)據(jù)的克西霍夫偏移，獲得深度偏移剖面(智慶全，2015).

3 測區(qū)概況與測線布置

勘查區(qū)位于山西省中部，區(qū)內(nèi)主要含煤地層為典型的華北地區(qū)石炭、二疊系煤系地層(表1).

表1 沁水煤田煤系地層各層平均電阻率簡表Table 1 Table of average resistivity of coal strata in research area

由于勘查煤層埋藏較淺，區(qū)內(nèi)開采歷史悠久，開采程度較高，采空區(qū)分布極廣，除目前搜集到的采掘信息外，區(qū)內(nèi)分布有大量小窯破壞區(qū)，因此地質(zhì)信息較為復雜.勘查區(qū)主采煤層上覆砂巖一般為含水砂巖，伴隨著煤礦開采，尤其現(xiàn)代化采掘技術(shù)采用的放頂煤操作導致地層塌陷、破碎.結(jié)合以往地面瞬變電磁勘探成果，本區(qū)采空區(qū)往往含水，表現(xiàn)為中低阻異常.

本次勘查的主要目的是查明研究區(qū)內(nèi)采空(積水)的空間位置信息和含水情況，評估采空區(qū)是否具備煤層氣的儲集條件，為采空區(qū)煤層氣資源調(diào)查與評價提供技術(shù)支撐.

圖5 測線布置示意圖Fig.5 Schematic diagram of survey line layout

如圖5，根據(jù)已知地質(zhì)資料，測線布設(shè)方向與地層的走向垂直，測線方向為北東向，測線間距為100 m.采用接地長導線源作為發(fā)射源，發(fā)射源與測線方向平行.經(jīng)過施工前試驗，本次采用的施工參數(shù)為：發(fā)射源長度：2 km；發(fā)射電流：40 A；最大旁側(cè)距600 m；發(fā)射基頻：12.5 Hz；飛行速度8 m·s-1.

4 探測結(jié)果分析

通過對原始數(shù)據(jù)的篩選、濾波和基線校正(黎東升，2016)，采用SATEM全域視電阻率算法對數(shù)據(jù)進行處理(李貅等，2015)，得到了該地區(qū)SATEM的視電阻率斷面.將預處理后的電磁數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為掃時虛擬波場.基于克西霍夫偏移成像，得到了該地區(qū)SATEM擬地震偏移剖面.通過對兩類圖的綜合對比分析，達到了地質(zhì)目標體解釋的目的.

圖6和圖7為研究區(qū)400線SATEM全域視電阻率剖面和擬地震偏移成像剖面.根據(jù)已知的開采數(shù)據(jù)，400線所覆蓋的區(qū)域幾乎全部為采空區(qū)，上部小窯開采分布不明，部分區(qū)域存在老空水.在圖6中，視電阻率由淺到深先減后增，為典型的H型地電剖面，與研究區(qū)地層電阻率變化特征相吻合.根據(jù)煤層深度，在視電阻率剖面中加入煤層線.在煤層線附近，視電阻率橫向變化較大，反映了不同開采階段煤層采空區(qū)的變化.在2800—4150點煤層線附近，視電阻率剖面表現(xiàn)為中-高電阻率異常，應為無水采空區(qū).視電阻率在4250—5000點和5550—5850點之間呈低電阻率響應.根據(jù)已知采空積水區(qū)的位置以及視電阻率特征，本次勘查將視電阻率45 Ωm作為采空積水區(qū)的閾值，低于該閾值的區(qū)域推測為采空區(qū)積水聚集區(qū).

在圖7中，SATEM擬地震偏移成像圖與地震勘探中的地震剖面圖相似.當?shù)貙泳哂休^好的橫向連續(xù)性，且不存在裂縫帶和陷落柱時，同向軸連續(xù)、具有較強的能量.當斷裂區(qū)或斷裂區(qū)出現(xiàn)時，同向軸能量減小，連續(xù)性差，甚至能量消失.圖7中大部分點的同軸度是連續(xù)穩(wěn)定的.在2800—3100點之間，在縱向上同軸能量很弱甚至消失.通過與已知采空區(qū)位置的對比，同相軸能量缺失的位置位于采空區(qū)邊緣2800點附近.淺埋煤層群覆巖與地表裂隙發(fā)育規(guī)律，采掘引起的地表裂縫主要是區(qū)段煤柱邊界裂縫，區(qū)段煤柱邊界裂縫最長，裂縫寬度和落差也最大，容易形成永久邊界裂隙與采動裂隙貫通，根據(jù)上述理論結(jié)合圖7中2800點附近從近地表至主采煤層深度均出現(xiàn)能量缺失的特征，推測在采空區(qū)邊界處發(fā)生塌陷、沉降或斷裂，或出現(xiàn)地裂縫.由于裂縫的存在，這些地層不能形成圈閉環(huán)境，不是能夠存儲煤層氣的圈閉構(gòu)造.3200—4150點段，為已知采空區(qū)中段，并在視電阻率斷面圖上表現(xiàn)為高阻，擬地震剖面上顯示為較連續(xù)的波阻抗特征，因此推斷采空區(qū)上覆地層較為連續(xù)，具備儲層的圈閉特征.在4250—5800點之間同相軸能量發(fā)生不同程度上減弱，但具有良好的連續(xù)性，該段視電阻率顯示了低電阻響應因此推斷為采空區(qū)積水區(qū)，亦不具備良好的煤層氣生成條件.

綜合分析了圖6和圖7的電阻率和波阻特征，400線在3200—4150點段，存在不含水采空區(qū)，且采空區(qū)上部巖層連續(xù)性較好，因此推斷3200—4150點段存在采空區(qū)煤層氣的有利儲氣構(gòu)造區(qū).2800—3100點段，為不含水采空區(qū)，但是在縱向上，采空區(qū)頂部到地表波阻抗同相軸能量消失、不連續(xù)，推測存在規(guī)模性塌陷或裂隙，因此不具備儲氣構(gòu)造需要的圈閉條件.4250—5050點5600—5800點段推測為采空積水區(qū)，亦不滿足采空區(qū)煤層氣的生成和儲集條件.

圖6 400線半航空瞬變電磁全域視電阻率斷面圖Fig.6 Section diagram of full domain apparent resistivity of SATEM at line 400

圖7 400線半航空瞬變電磁擬地震偏移成像斷面圖Fig.7 Section diagram of SATEM pseudo-seismic migration at 400 line

為驗證波阻抗能量缺失的成因，在該異常區(qū)地表進行了地表勘驗，根據(jù)400線野外勘測驗證結(jié)果，在400線2800點附近發(fā)現(xiàn)大量地裂縫(圖8)，地裂縫最大下沉高度約70 cm，裂縫寬度約30 cm，結(jié)合采空區(qū)分布范圍、擬地震波阻抗特征、推斷該處采空區(qū)不完整，不具備煤層氣儲氣庫所需的圈閉構(gòu)造.

圖8 400線2800點附近的地裂縫Fig 8 Ground fissure near point 2800 at Line 400

5 結(jié)論

采用半航空瞬變電磁法對采空區(qū)煤層氣構(gòu)造勘查具有較強的挑戰(zhàn)性.從勘探設(shè)計、數(shù)據(jù)采集、處理、解讀等方面都是一次全新的嘗試.經(jīng)過艱苦的嘗試，SATEM在煤層氣資源勘探中的應用可歸納如下:

(1) 本文通過對采空區(qū)煤層氣的產(chǎn)生機理、物性特征、儲層構(gòu)造特點及影響因素進行分析，認為當前在實際工作中采空區(qū)煤層氣地質(zhì)模型的建立存在一定的偏差，且尚沒有一種工程技術(shù)可以直接尋找采空區(qū)煤層氣.認為可以通過物探技術(shù)對采空區(qū)進行勘查，并分析采空區(qū)的屬性，從而間接推斷該采空區(qū)是否具備煤層氣儲氣構(gòu)造的條件.

(2) 采用半航空瞬變電磁法對存在小窯破壞區(qū)、地質(zhì)資料完整礦區(qū)的采空區(qū)進行了快速、高密度探測，分析了采空區(qū)的含水性特征.充分利用半航空電磁采樣密度高的特點，采用波場變換技術(shù)和擬地震偏移成像技術(shù)對半航空電磁技術(shù)進行了“擬地震成像”處理，并分析了采空區(qū)上方蓋層的連續(xù)性情況.

(3) 勘探結(jié)果顯示了典型采空區(qū)和老空水的特征，在普查工作中具有良好的應用效果.通過探明采空區(qū)是否積水和煤層氣儲層是否存在封閉的儲層環(huán)境，可以間接實現(xiàn)煤層氣的探測，這為電磁法探測采空區(qū)煤層氣資源提供了新的思路.

(4) 采空區(qū)本身是一種極為復雜的地質(zhì)異常體，當前采空區(qū)煤層氣的調(diào)查與評價由于影響因素眾多、且部分影響因素的獲取極為困難，本文提出的采空區(qū)煤層氣儲氣構(gòu)造間接勘查方法，在采空區(qū)煤層氣普查初期初具效應，但是仍然受地質(zhì)、采掘等因素的影響，要想完全滿足詳查目標，仍然需要結(jié)合煤層氣地質(zhì)、構(gòu)造地質(zhì)、水文地質(zhì)、巖土力學、采礦工程、物探技術(shù)進一步進行多學科綜合研究.