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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(cè)中的應(yīng)用也發(fā)揮著更為顯著的優(yōu)勢(shì)。主要介紹了煤礦地質(zhì)探測(cè)中常用的幾種物探技術(shù)，重點(diǎn)探討了煤礦地質(zhì)探測(cè)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(cè)

物探技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛，在煤礦地質(zhì)探測(cè)中發(fā)揮著重要作用。煤礦開(kāi)采很可能會(huì)面臨各種地質(zhì)構(gòu)造甚至地質(zhì)災(zāi)害，不僅影響開(kāi)采效率，還可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，威脅開(kāi)采人員的生命安全。因此在煤礦地質(zhì)探測(cè)中應(yīng)不斷更新探測(cè)技術(shù)，提高探測(cè)效率與準(zhǔn)確性，從而預(yù)見(jiàn)和控制開(kāi)采過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。通過(guò)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(kāi)采中的水文災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害等，對(duì)煤礦開(kāi)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(cè)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(guò)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(lái)產(chǎn)生較強(qiáng)烈的地表震動(dòng)，之后通過(guò)高精度儀器在提前設(shè)定好的探測(cè)點(diǎn)收集震動(dòng)信息，結(jié)合震動(dòng)信息的收集與分析，運(yùn)用信號(hào)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(duì)接收的地震波信號(hào)、震源特征、探測(cè)點(diǎn)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(wàn)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(wú)法有效控制，一些小規(guī)模地質(zhì)構(gòu)造探測(cè)中有其他更適合的技術(shù)可供選擇。

1.2無(wú)線電坑透技術(shù)

無(wú)線電坑透技術(shù)的原理是運(yùn)用電磁波在地下巖層傳播期間礦石對(duì)電磁波產(chǎn)生的吸收效果，探測(cè)巖層中存在的空洞。不同礦石對(duì)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(wú)線電坑透技術(shù)所需設(shè)備一般為變換發(fā)射機(jī)與接收機(jī)，這些設(shè)備輕小便攜，方便在煤礦井下巷道中應(yīng)用。通過(guò)信息的探測(cè)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(cè)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(chǎng)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(diǎn)，電法勘探技術(shù)只能在一些小規(guī)模地質(zhì)勘探項(xiàng)目中應(yīng)用[1]。

2煤礦地質(zhì)探測(cè)中物探技術(shù)的應(yīng)用

2.1探測(cè)地質(zhì)構(gòu)造

對(duì)于煤礦開(kāi)采作業(yè)，地質(zhì)構(gòu)造對(duì)于開(kāi)采安全性具有決定性影響。地質(zhì)構(gòu)造會(huì)對(duì)工作面布設(shè)帶來(lái)影響，還會(huì)決定工作面開(kāi)采的效率與安全性，因此在工作面開(kāi)采之前，施工隊(duì)伍就需要對(duì)工作面區(qū)域中的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行全面探測(cè)。通過(guò)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(shí)間較長(zhǎng)。針對(duì)礦區(qū)具有大型地質(zhì)構(gòu)造的工作面來(lái)說(shuō)，可應(yīng)用地震勘探技術(shù)。運(yùn)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(cè)精度較高、覆蓋率較廣、分辨率較強(qiáng)，可探測(cè)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(cè)的多種需求。但在實(shí)踐作業(yè)中，可能會(huì)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(yùn)用無(wú)線電坑透技術(shù)進(jìn)行探測(cè)。若遇到空洞或斷層，發(fā)出的無(wú)線電會(huì)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(kāi)采的綜合效益。根據(jù)中國(guó)近些年對(duì)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(kāi)采中對(duì)水災(zāi)害的防范作用一般體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：a)物探技術(shù)可探測(cè)礦井水文地質(zhì)問(wèn)題，比如開(kāi)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(cè)準(zhǔn)確率高達(dá)90%以上。b)通過(guò)瞬變電磁超前預(yù)測(cè)系統(tǒng)能對(duì)開(kāi)采面周邊150m的含水構(gòu)造情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，具有較高的可靠性。c)煤礦開(kāi)采期間很可能會(huì)遭遇突水問(wèn)題，突水問(wèn)題不但會(huì)影響煤礦開(kāi)采作業(yè)的持續(xù)開(kāi)展，還可能引發(fā)各種安全事故。針對(duì)這一現(xiàn)象，可通過(guò)物探技術(shù)中的三維地震勘探法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確探測(cè)。在探測(cè)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(cè)的精確性。之后通過(guò)三維地震勘探法探測(cè)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(cè)結(jié)果來(lái)制訂開(kāi)采方案。

2.3防治地質(zhì)災(zāi)害

在煤礦開(kāi)采作業(yè)中，地質(zhì)災(zāi)害的防范也能利用物探技術(shù)來(lái)實(shí)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(hào)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(yùn)用三維信息中的共深度點(diǎn)（CDP，CommonDpthPint）網(wǎng)格點(diǎn)信息，規(guī)避eo常規(guī)抽線解釋過(guò)程中可能出現(xiàn)的小斷層遺漏等問(wèn)題。在三維成像過(guò)程中可運(yùn)用數(shù)據(jù)切片或透視的方法進(jìn)行地下斷層分析，通過(guò)三維圖像的形式解釋。相干體及方差體切片有著明顯的強(qiáng)斷層敏感性，因此該技術(shù)能通過(guò)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(diǎn)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(duì)之前的斷層空間分布模型進(jìn)行解釋。b)等時(shí)切片技術(shù)可顯示某一時(shí)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(shí)間不同地質(zhì)層位的分布現(xiàn)狀。水平切片中的同相軸強(qiáng)度與反射波強(qiáng)度相關(guān)，反射波同相軸的錯(cuò)開(kāi)大小與斷層斷距對(duì)應(yīng)，水平切片小斷層分辨能力也高于垂直時(shí)間剖面[3]。

3結(jié)語(yǔ)

目前越來(lái)越多煤礦開(kāi)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(duì)地質(zhì)探測(cè)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(shì)得到了廣泛應(yīng)用，可進(jìn)一步提升煤礦地質(zhì)探測(cè)質(zhì)量。由物探技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用結(jié)果來(lái)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(shí)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(cè)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(qiáng).物探技術(shù)在探測(cè)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(cè)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