在煤系地層中，當煤層被開採以後,在地下岩層中形成一定的空區,同時採空區上方岩層在重力作用下發生一定的塌陷 ,造成煤層上覆岩體失去原有平衡狀態而發生一定程度巖移,破壞了岩石的完整性、連續性,致使岩層破碎和出現大量的空隙和裂隙，電阻率在這些區域中其值也發生變化，使得原電阻率層狀形態受到了破壞，呈不連續、雜亂現象。一般鬆動、裂隙、坍塌、採空區為高阻反映，而當採空區域含水或其他含水充填物時易形成低阻異常。
總之煤層採空區與其周邊岩層存在明顯的電性差異，具備投入瞬變電磁法、高密度電法進行勘探的地球物理特徵。
不同的岩石含有不同的放射性元素和非放射性元素，放射性元素在衰變時，會產生一種惰性氣體——氡氣。在裂隙，構造發育的地區，岩石破碎、斷裂密布及岩石坍塌等地段，特別利於氡氣的釋放和運移，易於形成氡氣異常。測量氡氣異常的分布，能為研究浮土覆蓋地區的構造、斷裂帶等工作提供重要的資訊。
對於地下存在採空區時，會使其上部岩層結構發生變化，如岩石出現裂縫或破碎等。這就為氡氣的運移與集聚提供了有利的條件，從而形成氡異常，這便是利用氡氣測量來解決地下採空區存在與否的地球物理前提。
2.採空區探測物探方法的原理介紹
2.1瞬變電磁測量原理
瞬變電磁探測是地球物理探測的主要手段之一，通過向地下發射電磁波激勵地下目標，接收其產生的二次場，確定被測目標的物理引數。
瞬變電磁測量是利用不接地線圈 (或稱迴線 )向地下發射一次瞬變磁場, 通常是在發射線圈上供乙個電流方波 ,可在地下產生穩定的磁場分布, 當電流方波關斷後, 地球介質將產生渦流, 其大小取決於地球介質的導電程度。該渦流不能立即消失, 它將有乙個過渡過程, 過渡過程產生的磁場向地表傳播, 在地表接收線圈把磁場的變化轉化為感應電壓的變化。
瞬變電磁法的測深原理又以「煙圈」效應形象地加以闡明，地表接收的二次電磁場是地下感應渦流產生的，其渦流以等效電流環向下並向外擴散，形如「煙圈」。隨著時間的推移，「煙圈」的傳播與分布將受到地下介質的影響，這樣從「煙圈效應」的觀點看,可得早期瞬變電磁場是近地表感應電流產生的，反映淺部電性分布；晚期瞬變電磁場主要是由深部的感應電流產生的，反映深部的電性分布。因此，觀測和研究大地瞬變電磁場隨時間的變化規律，可以探測大地電性的垂向變化，這便是瞬變電磁測深的原理。
瞬變電磁法測量裝置由發射迴線和接收迴線兩部分組成，工作過程分為發射、電磁感應和接收三部分。當發射迴線中通以階躍電流，發射電流突然由i下降到零，根據電磁感應理論，發射迴線中電流突然變化必將在其周圍產生磁場，該磁場稱為一次磁場，一次磁場在周圍傳播過程中，如遇到地下良導電的地質體，將在其內部激發產生感應電流，又稱渦流或二次電流，由於二次電流隨時間變化，因而在其周圍又產生新的磁場，稱為二次磁場。由於良導電地質體內感應電流的熱損耗，二次磁場大致按指數規律隨時間衰減，形成瞬變磁場，二次磁場主要**於良導電地質體的感應電流，因此它包含著與地質體有關的地質資訊，二次磁場通過接收迴線觀測，接收機採集的是二次磁場產生的感應電動勢，其包含了地下介質電性特徵,通過種種解釋手段(一維反演,視電阻率等)得出地下岩層的結構。
由於採用線圈接收二次磁場產生的感應電動勢,故對空間的電磁場或其它人文電磁場敏感,也就是通常所說的干擾。為了減少此類干擾,採用盡量的發射大的電流,以獲取最大的激勵磁場,增加訊雜比,壓制干擾。
含煤地層中介質導電性在正常情況下為層狀分布特徵，與地層產狀一致，呈垂向變化。當地下存在地裂縫、採空區等時，其電阻率層狀分布規律將會產生畸變，而呈水平或不規則變化,電阻率會因採空形成大量裂隙或坍塌易形成相對高阻（當富含水時易形成低阻），可見採空區部位與周圍介質存在明顯的電性差異。
2.2氡氣測量原理
2.2.1放射性現象
氡氣測量是放射性測量的一種，它是以原子核物理為基礎的一種物探方法。在已經發現的1400多種核素中，其中1000多種核素是不穩定的，這些不穩定的核素自發地放出α粒子或γ射線或在軌道電子俘獲後放出x射線或發生自發的裂變過程稱為放射性現象。在放射性核素衰變時，能放出α、β或γ射線。
我們探測的主要物件鈾、釷等衰變時還會產生一系列的放射性核素，便形成乙個前後相關的放射性系。
例如經過一系列衰變後成，是惰性氣體，半衰期為3.8天，在放射性測量法中，即為所探測的物件。
放射性核素自發地衰變，一般不受溫度，壓力等因素的影響，並按指數規律變化，即，式中n為某時刻t的放射性原子核數目，為t=0時刻放射性原子核數目，為衰變常數。
2.2.2 射線與物質互相作用
氡氣在衰變過程中放射出α射線（α射線是由α粒子組成的，α粒子是快速運動的氦核（），α粒子通過物質時，主要是與原子的軌道電子相互作用，使物質電離或激發。放射性測量便是通過測量（氡）放出的α射線來了解放射性氣體的情況。
2.2.3 放射性法的地質基礎
射氣測量的物件是，，。氡氣放出的α射線穿透能力雖然不強，但它的運移能力卻很強。氡所到之處能有α輻射，用α輻射儀可以方便的測定它們。
放射性核素廣泛分布於自然界，土壤，岩石，水中和空氣裡均有其蹤跡，這是放射性法能夠解決不同地質問題的基礎。
在自然界中存在著眾多的放射核素，分布最廣的是鈾、釷、鉀、鐳、氡等，常可見於岩石，土壤，水和空氣中。土壤裡的放射性物質與母岩中u，th情況有關，並受其子體制約，其氡的放射性活度濃度可達3～75bq/l，而空氣中氡濃度要比土壤中小2～3個數量級。
憑藉放射性法解決地質問題前提是：
1)、不同的岩石含有不同的放射性元素和非放射性元素；
2)、在裂隙，構造發育的地區，岩石破碎、斷裂密布及岩石坍塌等地段，為氡的釋放和運移提供了良好的條件，易於形成放射性異常。的半衰期較長，又是惰性氣體，加上其它種種原因，致使氡的運移能力很強，遷移距離超過數百公尺。測量氡及其子體，能為研究浮土覆蓋地區的構造、斷裂帶等工作提供重要的資訊。
3)、對於地下存在採空區時，會使其上部岩層結構發生變化，如岩土石**現裂縫或破碎等。這就為氡氣的運移提供了有利的條件，從而形成氡異常，這便是利用氡氣測量來解決地下採空區存在與否的地球物理前提。
2.3高密度電法原理
高密度電阻率法的基本原理與常規電阻率法完全相同，是以地下介質的導電性差異為基礎的電探方法，研究在施加外電場的作用下地下半空間地質體傳導電流的分布規律。特點是：具有較高的橫向解析度和縱向解析度，電極一次性布設完成，減少了因電極設定而引起的故障與干擾；同時能夠獲得較為豐富的關於地電斷面的地質資訊。
含煤地層中介質導電性在正常情況下為層狀分布特徵，與地層產狀一致，呈垂向變化。當地下存在地裂縫、採空區及區域性不均勻體等地質體時，其層狀分布規律將會產生畸變，而呈水平或不規則變化。地裂縫、不含水空洞及採空區一般表現為高阻特徵，空洞或採空區被水或泥質成分所充填則為低電阻率反映，當採空區發生塌陷後或者由於含水量的增加同樣為低電阻率凹狀反映，可見採空區部位與周圍介質存在明顯的電性差異。
本次勘查的要求探測深度為130m之間的採空範圍。針對工作任務與目的，野外探測主要考慮投入了瞬變電磁法和氡氣測量兩種物探方法。在異常部位，加以高密度電法測量驗證。
3.1瞬變電磁測深
本次電法勘探測線基本垂直地層走向。基本網度初步為20m×10m(即點距10m，線距20m)。
引數設定以現場設定試驗達最佳效果為標準通過對孔旁試驗和試驗線試驗的綜合分析，確定了本次勘探工程的最佳施工引數，根據以往經驗初步如下：
採用大定源測量方式
1．發射線框邊長選用300m×300m；
2．發射頻率選用8hz發射頻率；
根據以往經驗，最小探測深度在50m左右，最大探測深度約400m，可滿足勘探要求。
3.2氡氣測量
測網布設參照瞬變電磁測深點位（20m×10m），兩者方法可同時進行採集。
3.3高密度電法測量
在瞬變測量和氡氣測量後，對圈定的異常，布設剖面進行高密度電法測量。從細節方面了解採空的位置、形態和空間位置。
高密度電法採用對稱四極法排列方式進行掃瞄測量,設定電極距為10m，電極總數為120，最小隔離係數nmin=1，最大隔離係數nmax=16~18，最大探測深度約為200m，供電電源電壓保證在360v，供電電流在200ma～1500ma之間，一次電位△v1大於30mv，能保證原始測量資料的可靠性。
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