淺談物探技術(shù)在煤礦井下生產(chǎn)中的應(yīng)用

摘 要：煤礦生產(chǎn)中，有著極為重大的安全責(zé)任，在使煤炭生產(chǎn)量得以不斷提升的同時(shí)，一定要保證煤礦井下生產(chǎn)安全。近些年我國煤礦井下生產(chǎn)所應(yīng)用的物探法主要包括：幅頻電透視、瞬變電磁、槽波地震、坑透以及電測深等。物探本身所具有的優(yōu)勢(shì)是工期短、成本低、效果好，對(duì)多種物探技術(shù)進(jìn)行合理利用，能夠有效查明煤礦井下生產(chǎn)中的煤層實(shí)際地質(zhì)情況，有助于煤礦防治水工作的有效實(shí)施，避免發(fā)生煤礦事故。本文主要分析與探討煤礦井下生產(chǎn)中物探技術(shù)的有效應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤礦事故；物探技術(shù)；煤礦安全；井下生產(chǎn)；

中圖分類號(hào)：TD82 文章編號(hào)：1674-3520（2014）-09-00-02

由于近些年我國煤礦生產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，使得煤礦井下安全生產(chǎn)工作也逐漸提上日程，并達(dá)到越來越高的煤礦生產(chǎn)境界與水準(zhǔn)，煤礦安全生產(chǎn)逐漸成為對(duì)企業(yè)發(fā)展與職工幸福進(jìn)行衡量的重要指標(biāo)。但是，礦難事故的頻繁發(fā)生，勢(shì)必使煤礦企業(yè)為井下安全生產(chǎn)投入更多的資金、技術(shù)及精力。本文主要分析與探討煤礦井下生產(chǎn)中物探技術(shù)的有效應(yīng)用。

作為煤礦井下安全生產(chǎn)的一種有效輔助手段，井下物探技術(shù)在近些年被更多煤礦生產(chǎn)企業(yè)所采用，因?yàn)槲锾郊夹g(shù)本身具有工期短、成本低等優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)γ旱V安全隱患提前查明，所以對(duì)避免發(fā)生煤礦事故具有不可估量的重要作用[1]。

一、物探技術(shù)的概念

所謂物探，就是地球物理勘探，屬于間接勘探法的一種，指的是通過地球物理方式，對(duì)地球?qū)嵤┛碧?。也就是說，物探是利用物理原理，對(duì)地下礦產(chǎn)進(jìn)行勘探、對(duì)地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行研究的一種理論與方法，物探技術(shù)在近些年被廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)、工程建設(shè)以及礦產(chǎn)勘探等領(lǐng)域。

二、物探技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

就我國近些年煤礦發(fā)展?fàn)顩r來看，我國比較常用的煤礦井下物探技術(shù)包括順便電磁、電法、槽波地震以及電透視等；從物探技術(shù)用途進(jìn)行劃分，具體可分為探水與探構(gòu)造兩種，應(yīng)用這些物探技術(shù)取得了較為理想的效果，應(yīng)該依照實(shí)際情況實(shí)施具體選擇。

三、煤礦井下生產(chǎn)中物探技術(shù)的有效應(yīng)用

（一）電透視技術(shù)。該技術(shù)是通過礦石和巖石的電性差異，與人工電流場分布規(guī)律進(jìn)行有效結(jié)合，觀測與研究煤礦實(shí)際情況，通常情況下，都是采用偶極接收，單點(diǎn)發(fā)射的電透視工作方法，就是在巷道底板中放置供電電極，在另一巷道底板中放置接收電極，實(shí)施逐點(diǎn)接收，完成電極接收后，交換接收機(jī)與供電機(jī)兩者的位置，確保煤礦井下勘探工作的完成。

（二）瞬變電磁技術(shù)。應(yīng)用于煤礦井下生產(chǎn)的瞬變電磁技術(shù)，具體在礦井中，通過不接地回線，將脈沖電流發(fā)送給礦井圍巖，激勵(lì)探測目標(biāo)，使之出現(xiàn)二次電磁場，再通過接收線圈，于電流脈沖間歇期，觀測由于時(shí)間變化二次電流場的響應(yīng)。因?yàn)閺漠a(chǎn)生二次電磁場到其結(jié)束的整個(gè)過程時(shí)間非常短，所以稱之為“瞬變電磁技術(shù)”。

研究表明，關(guān)斷發(fā)射電流后，瞬變電磁中的感應(yīng)電流會(huì)以環(huán)帶的方式呈現(xiàn)出來，剛開始渦流極大值在發(fā)射回線周邊介質(zhì)中，由于時(shí)間的不斷推移，一步步擴(kuò)散至遠(yuǎn)處，自身強(qiáng)度保持不變，地下巖層電阻率會(huì)對(duì)擴(kuò)散速度產(chǎn)生影響[2]。瞬變電磁場早期信號(hào)可以將近地電特征反映出來，而晚期瞬變電磁場信號(hào)能夠?qū)⑦h(yuǎn)地電特征反映出來。所以，通過研究與觀測瞬變電磁場規(guī)律，能夠?qū)ρ靥綔y方向巖層電性變化進(jìn)行探測。

（三）電法超前探測技術(shù)。電法超前探測技術(shù)是根據(jù)巷道方向?qū)嵤﹩蜗蛞痪S探測，以100m左右為最佳探測距離。應(yīng)用該技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)是，具有較低的探測環(huán)境要求，而且對(duì)無水地質(zhì)構(gòu)造也會(huì)有所反應(yīng)，不能對(duì)所探測的異常情況實(shí)施定性。

（四）槽波地震技術(shù)。從某種程度上講，槽波又稱煤層波、導(dǎo)波或者層波。在煤層中槽波的傳播見圖1。

槽波在煤層激發(fā)后，會(huì)通過傳播、衰減以及反射，由一個(gè)煤層將其吸收，就其物理性質(zhì)而言，彈性波傳播速度與煤密度不足圍巖的1/2，所以，煤層中彈性波激發(fā)后，在煤層底板與頂板間，很多能量智能都會(huì)出現(xiàn)混響與反射，不能進(jìn)行三維方向傳播?；谠摤F(xiàn)象，就會(huì)產(chǎn)生一種彈性地震波，即：槽波。也就是說，形成槽波其實(shí)是煤層中所存在的機(jī)械彈性波和在煤層頂板與底板中所形成的反射機(jī)械彈性波彼此互相影響的結(jié)果。該技術(shù)一般都是對(duì)煤層本身連續(xù)性進(jìn)行勘探，比如，煤層斷層分布、厚度變化、剝蝕帶以及陷落柱等，以大約300m為槽波地震技術(shù)的有效測距，其本身具有分辨率高、測距大、可以同步測量工作面內(nèi)外圍結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)[3]。

（五）無線電波坑道透視技術(shù)。該技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在于技術(shù)成熟、快速且簡單，煤礦探測過程中，通過“透射”模式，對(duì)穿兩條巷道，并實(shí)施定點(diǎn)發(fā)射，于對(duì)面巷道區(qū)域?qū)嵤┒帱c(diǎn)接收，采用多次疊加手段，準(zhǔn)確界定各種煤礦地質(zhì)異常與礦井內(nèi)直徑超過20m的陷落柱，無線電波坑道透視工作原理是通過陷落柱等折射與反射電測波，引發(fā)能量損耗，通過研究巖石中高頻電磁波傳播規(guī)律，能夠準(zhǔn)確掌握地下結(jié)構(gòu)形態(tài)。通常煤層底板與頂板和煤層電阻率間差異性越大，那么電磁波所發(fā)出的異常反映也就會(huì)越明顯，所以就具有越好的透視效果。

（六）高分辨電測深技術(shù)。利用巖層電阻率本身所具有的差異性，確定巖層實(shí)際含水情況，通過分析該技術(shù)物理基礎(chǔ)可知，高分辨電測深技術(shù)依舊對(duì)巖層導(dǎo)電性差異進(jìn)行了利用，比較常見的巖層電阻率見表1。煤礦勘探時(shí)，為確保探測精度得到進(jìn)一步提升，需要縮短測量點(diǎn)距離，以此提高電極測量密度與供電密度。

四、總結(jié)

因?yàn)槲锾郊夹g(shù)本身具有多解性與適應(yīng)條件、解決問題的局限性，通過一種方法通常難以達(dá)到理想效果，所以，必須與煤礦實(shí)際情況進(jìn)行有效結(jié)合，綜合應(yīng)用至少兩種的物探技術(shù)，相互補(bǔ)充與驗(yàn)證，物探本身所具有的優(yōu)勢(shì)是工期短、成本低、效果好，對(duì)多種物探技術(shù)進(jìn)行合理利用，保證煤礦井下生產(chǎn)過程中物探的有效性與準(zhǔn)確性，能夠有效預(yù)防發(fā)生煤礦安全事故，保證煤礦能夠穩(wěn)定、安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡承林.綜合物探技術(shù)在煤礦采空區(qū)的應(yīng)用研究[D].成都理工大學(xué)，2011：154-155.

[2]李玉寶.煤礦井下物探技術(shù)發(fā)展回顧與展望[J].中國礦業(yè)，2012，21（z1）：449-453.

[3]孫吉益，等.井下瞬變電磁技術(shù)在含水陷落柱治理中的應(yīng)用[D]. 北京：華北科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2009：122-123.