物探技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

摘 要：隨著礦井機(jī)械化采煤的發(fā)展，特別是綜合機(jī)械化的發(fā)展，對礦井地質(zhì)工作的要求越來越高。物探作為一項(xiàng)不可替代的探測技術(shù)，在工程性地質(zhì)災(zāi)害搶險(xiǎn)中能起到先期快速獲取災(zāi)情信息的作用。本文對物探技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用做了簡要分析，旨在更好地為國民經(jīng)濟(jì)、社會可持續(xù)發(fā)展提供高新技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：物探技術(shù)；煤礦；應(yīng)用；

中圖分類號：X752 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-08-00-01

一、引言

隨著礦井機(jī)械化采煤的發(fā)展，特別是綜合機(jī)械化的發(fā)展，對礦井地質(zhì)工作的要求越來越高。但煤礦生產(chǎn)機(jī)械化的致命弱點(diǎn)之一是不能適應(yīng)地質(zhì)情況的變化。當(dāng)工作面出現(xiàn)斷層或煤層變薄的時(shí)候，如采取措施后可以繼續(xù)生產(chǎn)則產(chǎn)量勢必會降低；若采取措施采煤機(jī)組和液壓支架仍不能通過時(shí)，則必須更換一個(gè)新的工作面，搬動機(jī)組和液壓支架等必須停產(chǎn)，從而造成經(jīng)濟(jì)上的較大損失。我國煤炭系統(tǒng)經(jīng)過近60年的努力，科研與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，逐步探索出了一系列適合我國煤礦條件的礦井物探方法。

二、物探技術(shù)概述

物探技術(shù)是以不同巖、礦、土（介質(zhì)）之間的物性差異為物質(zhì)基礎(chǔ)，利用物理學(xué)原理，通過觀測和研究地球物理場的時(shí)空分布規(guī)律，來解決地質(zhì)問題（介質(zhì)物性空間分布）的方法。常用的物探方法包括：重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探、放射性勘探和地?zé)峥碧健?/p>

物探作為一項(xiàng)不可替代的探測技術(shù)，在工程性地質(zhì)災(zāi)害搶險(xiǎn)中能起到先期快速獲取災(zāi)情信息的作用；但是，物探各方法由于本身的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用環(huán)境不同，所獲取的勘探效果差異較大。為了在煤礦各種地質(zhì)災(zāi)害面前獲取較高的勘探效果，物探工作者必須仔細(xì)分析地質(zhì)情況和其它影響因素，選擇合適的方法技術(shù)，并要積極爭取、創(chuàng)造較好的勘探環(huán)境和施工條件。

三、煤礦生產(chǎn)過程中需要解決的主要地質(zhì)問題

1）區(qū)域性地質(zhì)調(diào)查，其目的是為地區(qū)煤礦規(guī)劃提供第一手資料。其內(nèi)容包括查明礦區(qū)主要的斷裂構(gòu)造，主要的巖土層展布，地下巖溶狀況，采掘工作面內(nèi)褶皺、斷層、火成巖體、陷落柱等構(gòu)造；

2）礦井工程地質(zhì)環(huán)境調(diào)查，為礦區(qū)井口的選取和巷道的布局提供基礎(chǔ)工程地質(zhì)資料，對礦區(qū)周圍可能出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測，查明采場底板隱伏導(dǎo)水通道及富水帶；

3）巷道掘進(jìn)過程中的超前預(yù)測，對地下沙層，軟土層的探查，以及掘進(jìn)方向不良地質(zhì)狀況的預(yù)測，查明煤層頂板巖層的賦水情況；

4）巷道安全檢查，包括樁基檢測，巷道滲漏勘察，地下管線的探查，探查巷道前方導(dǎo)水通道；

5）其它采礦生產(chǎn)中的地質(zhì)問題，包括礦井排出水的污染，地面陷落，放射性污染等。

四、物探技術(shù)在煤礦開采中的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前我國煤礦生產(chǎn)中主要用到的物探方法有：電法勘探、地震勘探、放射性勘探等。

電法勘探，是以巖石、礦石、土（介質(zhì)）之間的電性差異為基礎(chǔ)，通過觀測與研究天然及人工電磁場的時(shí)空變化規(guī)律來解決地質(zhì)問題的方法。此法具有三多（參數(shù)多、場源多、方法多）、二廣（應(yīng)用空間廣、應(yīng)用領(lǐng)域廣）的特點(diǎn)，但受地形及外部電磁場干擾大。

地震勘探，是指是以巖石、礦石、土（介質(zhì)）之間的彈性差異為基礎(chǔ)，通過觀測與研究地震波的時(shí)空變化規(guī)律來解決地質(zhì)問題的方法。它的特點(diǎn)是探測深度大，精度高。但要放炮，工作難度大，破壞環(huán)境。

放射性勘探，是指以某些元素具有天然和人工激發(fā)的核輻射特性為基礎(chǔ)，通過觀測與研究核輻射場的時(shí)空變化規(guī)律來解決地質(zhì)問題的方法。具有不受環(huán)境干擾，高效、方便、成本低、可確定礦石品位等優(yōu)點(diǎn)，但是探測深度淺。

由于煤礦礦井的具體環(huán)境不同，具體應(yīng)用方法還應(yīng)具體分析。物探各方法由于本身的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用環(huán)境不同，所獲取的勘探效果差異較大。為了在煤礦各種地質(zhì)災(zāi)害面前獲取較高的勘探效果，物探工作者必須仔細(xì)分析地質(zhì)情況和其它影響因素，選擇合適的方法技術(shù)，并要積極爭取、創(chuàng)造較好的勘探環(huán)境和施工條件。

五、我礦在煤礦生產(chǎn)中采用的物探技術(shù)

我們采用的方法主要是瞬變電磁法和直流電法。

瞬變電磁法是利用不接地回線或接地線源通以脈沖電流為場源，以激勵(lì)探測目的物感應(yīng)二次電流，在脈沖間歇測量二次場隨時(shí)間變化的響應(yīng)。當(dāng)發(fā)射回線中的電流突然斷開時(shí)，在介質(zhì)中激勵(lì)出二次渦流場（激發(fā)極化場），二次場從產(chǎn)生到結(jié)束的時(shí)間是短暫的，這就是“瞬變”名詞的由來。在二次渦流場的衰減過程中，早期以高頻為主，反映的是淺層信息，晚期以低頻為主，反映的是深層地下信息。研究瞬變電磁場隨時(shí)間變化規(guī)律，即可探測不同導(dǎo)電性介質(zhì)的垂向分布。瞬變電磁法的探測深度與回線線圈的大小、匝數(shù)有關(guān)，線圈越大、匝數(shù)越多，探測的深度就越深。

直流電法是通過供電電極AB在地層中建立穩(wěn)定電場，不同電阻率的地層會產(chǎn)生不同的電位差異，研究測量電極MN得到的電位差異規(guī)律，便可確定不同地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)及規(guī)模。由于巖石電阻率大小主要取決于空隙內(nèi)的富水性和孔隙空間特性。所以電阻率成像對于識別隱伏斷層、破碎帶、陷落柱、尤其是含水、導(dǎo)水破碎帶甚至潛在的突水點(diǎn)都有明顯的地質(zhì)效果。

六、總結(jié)

物探技術(shù)在煤礦的應(yīng)用，首先要遵循其固有的客觀規(guī)律，盡量減少人為因素的影響，建立專業(yè)性的物探發(fā)展研究機(jī)構(gòu)，構(gòu)建新技術(shù)體系與機(jī)制；實(shí)現(xiàn)適應(yīng)煤礦特殊地質(zhì)環(huán)境、多目標(biāo)填圖與探測、自我發(fā)展、自我創(chuàng)新、自主知識產(chǎn)權(quán)的物探體系與機(jī)制宏偉目標(biāo)，可以更好地為國民經(jīng)濟(jì)、社會可持續(xù)發(fā)展提供高新技術(shù)支撐。推動物探應(yīng)用基礎(chǔ)理論與方法技術(shù)的進(jìn)步，其任重而道遠(yuǎn)。

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