物探技術(shù)在煤礦地質(zhì)探測中應(yīng)用

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摘要：隨著現(xiàn)代技術(shù)的快速發(fā)展，物探技術(shù)也在不斷進(jìn)步，在煤礦地質(zhì)探測中的應(yīng)用也發(fā)揮著更為顯著的優(yōu)勢。主要介紹了煤礦地質(zhì)探測中常用的幾種物探技術(shù)，重點探討了煤礦地質(zhì)探測中物探技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：物探技術(shù)；煤礦地質(zhì)；地質(zhì)探測

物探技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛，在煤礦地質(zhì)探測中發(fā)揮著重要作用。煤礦開采很可能會面臨各種地質(zhì)構(gòu)造甚至地質(zhì)災(zāi)害，不僅影響開采效率，還可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，威脅開采人員的生命安全。因此在煤礦地質(zhì)探測中應(yīng)不斷更新探測技術(shù)，提高探測效率與準(zhǔn)確性，從而預(yù)見和控制開采過程中可能出現(xiàn)的各種風(fēng)險問題。通過物探技術(shù)的合理應(yīng)用可以有效把握煤層地質(zhì)構(gòu)造，規(guī)避煤礦開采中的水文災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害等，對煤礦開采效率與安全性的提升起到關(guān)鍵作用。

1煤礦地質(zhì)探測中常用的物探技術(shù)

1.1地震勘探技術(shù)

地震勘探技術(shù)是通過分析人工地震產(chǎn)生的地震波在地下結(jié)構(gòu)的傳播規(guī)律，推斷地下巖層的性質(zhì)與形態(tài)，其原理如圖1所示。在地震勘探技術(shù)應(yīng)用期間，需要人工制造震源，一般利用炸藥爆炸來產(chǎn)生較強烈的地表震動，之后通過高精度儀器在提前設(shè)定好的探測點收集震動信息，結(jié)合震動信息的收集與分析，運用信號反演地層結(jié)構(gòu)狀況。地震勘探技術(shù)基于地震波在巖層分界面的反射與折射，對接收的地震波信號、震源特征、探測點位置等進(jìn)行綜合分析，能快速推導(dǎo)出地下巖層的基本形態(tài)和性質(zhì)信息。地震勘探技術(shù)的有效應(yīng)用深度可達(dá)近萬米，巖層勘探范圍非常廣，利用收集到的地震勘探信息還可以構(gòu)建巖層地質(zhì)結(jié)構(gòu)三維模型，但美中不足的是精度較差且無法有效控制，一些小規(guī)模地質(zhì)構(gòu)造探測中有其他更適合的技術(shù)可供選擇。

1.2無線電坑透技術(shù)

無線電坑透技術(shù)的原理是運用電磁波在地下巖層傳播期間礦石對電磁波產(chǎn)生的吸收效果，探測巖層中存在的空洞。不同礦石對電磁波的吸收效果不同，若電磁波傳播中存在異常，比如電磁波能量損耗，就代表地質(zhì)構(gòu)造存在斷層或陷落柱等。無線電坑透技術(shù)所需設(shè)備一般為變換發(fā)射機與接收機，這些設(shè)備輕小便攜，方便在煤礦井下巷道中應(yīng)用。通過信息的探測與收集分析可了解到缺陷區(qū)域的形態(tài)與分布。

1.3電法勘探技術(shù)

電法勘探技術(shù)具有一定的綜合性，具體包含了電磁法、瞬變電磁法、高密電法等。電法勘探技術(shù)結(jié)合各種巖石和礦體所具有的導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性等特征差異，探測地下巖層的賦存形態(tài)信息，其原理如圖2所示。電法勘探技術(shù)所應(yīng)用的設(shè)備體積同樣較小，能滿足多種勘探現(xiàn)場要求，勘探信息的應(yīng)用還可以重構(gòu)巖層分布狀況，在礦井下與地表都具有較為良好的應(yīng)用效果。但基于電流的衰減性特點，電法勘探技術(shù)只能在一些小規(guī)模地質(zhì)勘探項目中應(yīng)用[1]。

2煤礦地質(zhì)探測中物探技術(shù)的應(yīng)用

2.1探測地質(zhì)構(gòu)造

對于煤礦開采作業(yè)，地質(zhì)構(gòu)造對于開采安全性具有決定性影響。地質(zhì)構(gòu)造會對工作面布設(shè)帶來影響，還會決定工作面開采的效率與安全性，因此在工作面開采之前，施工隊伍就需要對工作面區(qū)域中的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行全面探測。通過鉆探技術(shù)能獲得較為精確的地質(zhì)信息，但信息獲取量有限且所需時間較長。針對礦區(qū)具有大型地質(zhì)構(gòu)造的工作面來說，可應(yīng)用地震勘探技術(shù)。運用三維地震疊前偏移技術(shù)可快速反演出巖層的巖性及分布信息。地震勘探技術(shù)的探測精度較高、覆蓋率較廣、分辨率較強，可探測到落差大于2m的斷層或直徑大于20cm的陷落柱等，能達(dá)到地質(zhì)探測的多種需求。但在實踐作業(yè)中，可能會出現(xiàn)一些新型地質(zhì)構(gòu)造，比如孔洞。若礦區(qū)中具有小型地質(zhì)構(gòu)造，如落差不足于2m的斷層或煤層中具有空洞區(qū)，則可運用無線電坑透技術(shù)進(jìn)行探測。若遇到空洞或斷層，發(fā)出的無線電會被吸收，借此能分析出空洞或斷層的位置與形態(tài)等信息[2]。

2.2防治水災(zāi)害

基于合理可行的物探技術(shù)能有效確定煤礦地質(zhì)信息，有利于治理或規(guī)避水災(zāi)害等，確保礦井安全，提高煤礦開采的綜合效益。根據(jù)中國近些年對物探技術(shù)的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀分析，物探技術(shù)在煤礦地質(zhì)開采中對水災(zāi)害的防范作用一般體現(xiàn)在以下兩點：a)物探技術(shù)可探測礦井水文地質(zhì)問題，比如開采區(qū)的老窖積水區(qū)與隔水層厚度、含水層富水性、導(dǎo)水通道等，且探測準(zhǔn)確率高達(dá)90%以上。b)通過瞬變電磁超前預(yù)測系統(tǒng)能對開采面周邊150m的含水構(gòu)造情況進(jìn)行預(yù)測，具有較高的可靠性。c)煤礦開采期間很可能會遭遇突水問題，突水問題不但會影響煤礦開采作業(yè)的持續(xù)開展，還可能引發(fā)各種安全事故。針對這一現(xiàn)象，可通過物探技術(shù)中的三維地震勘探法實現(xiàn)準(zhǔn)確探測。在探測前需要準(zhǔn)確把握煤層的水文信息及抽水孔信息，從而保證探測的精確性。之后通過三維地震勘探法探測煤層頂板砂巖中的含水層厚度，了解煤層的厚度、深度及結(jié)構(gòu)變化等，結(jié)合探測結(jié)果來制訂開采方案。

2.3防治地質(zhì)災(zāi)害

在煤礦開采作業(yè)中，地質(zhì)災(zāi)害的防范也能利用物探技術(shù)來實現(xiàn)，具體如下：a)相干體和方差體技術(shù)的應(yīng)用。相干體和方差體技術(shù)是研究三維數(shù)據(jù)體中不連續(xù)特征和相鄰道地震信號間相似性的解釋性處理技術(shù)，能在三維地震資料解釋前掌握斷層的展布狀況，提高解釋的效率與精度。其原理是運用三維信息中的共深度點（CDP，CommonDpthPint）網(wǎng)格點信息，規(guī)避eo常規(guī)抽線解釋過程中可能出現(xiàn)的小斷層遺漏等問題。在三維成像過程中可運用數(shù)據(jù)切片或透視的方法進(jìn)行地下斷層分析，通過三維圖像的形式解釋。相干體及方差體切片有著明顯的強斷層敏感性，因此該技術(shù)能通過解釋系統(tǒng)在相干體或方差體切片中解釋斷層。根據(jù)解釋閉合點可在常規(guī)剖面圖中顯示或編輯斷層，之后在相干體或反差提切片中進(jìn)行比和調(diào)整，可在地震反射層對之前的斷層空間分布模型進(jìn)行解釋。b)等時切片技術(shù)可顯示某一時間段三維數(shù)據(jù)體中的全部地震信息，進(jìn)而反饋同一時間不同地質(zhì)層位的分布現(xiàn)狀。水平切片中的同相軸強度與反射波強度相關(guān)，反射波同相軸的錯開大小與斷層斷距對應(yīng)，水平切片小斷層分辨能力也高于垂直時間剖面[3]。

3結(jié)語

目前越來越多煤礦開采作業(yè)面臨著更加嚴(yán)苛的地質(zhì)結(jié)構(gòu)環(huán)境，這對地質(zhì)探測工作提出了更高的要求。在煤礦地質(zhì)工作中，物探技術(shù)憑借著高精度和高效率的優(yōu)勢得到了廣泛應(yīng)用，可進(jìn)一步提升煤礦地質(zhì)探測質(zhì)量。由物探技術(shù)的實踐應(yīng)用結(jié)果來看，該技術(shù)的應(yīng)用也可能面臨著多種干擾因素，因此技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)實際地質(zhì)情況與水文情況合理選擇物探技術(shù)，確保物探技術(shù)的作用能得到充分發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)：

［1］張致源.物探技術(shù)在探測煤礦地質(zhì)中的應(yīng)用［J］.能源與節(jié)能，2021(6)：221-222.

［2］張建強.物探技術(shù)在探測煤礦地質(zhì)中的應(yīng)用［J］.當(dāng)代化工研究，2021(12)：90-91.

［3］侯曉瑞.物探技術(shù)在探測煤礦地質(zhì)中的應(yīng)用研究［J］.礦業(yè)裝備，2020(6)：134-135.

作者:丁濤 單位:山西鋪龍灣煤業(yè)有限公司