礦井物探技術(shù)在實踐中應(yīng)用技術(shù)

【摘 要】隨著礦井物探技術(shù)應(yīng)用環(huán)境的不斷變化，研究其在實踐中的應(yīng)用技術(shù)凸顯出重要意義。本文首先對物探技術(shù)做了概述，分析了礦井物探的優(yōu)點及其探測方法。在探討礦井地震法的基礎(chǔ)上，結(jié)合實踐經(jīng)驗，研究了礦井物探技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀。

【關(guān)鍵詞】礦井；物探技術(shù)；實踐；應(yīng)用技術(shù)

一、前言

作為一向?qū)嶋H應(yīng)用效果良好的技術(shù)，礦井物探技術(shù)在近期得到了長足的發(fā)展。研究其在實踐中的應(yīng)用技術(shù)，能夠更好地提升其實際應(yīng)用水平，從而優(yōu)化礦井物探技術(shù)的整體效果。本文從概述相關(guān)內(nèi)容著手本課題的研究。

二、物探技術(shù)概述

所謂物探，就是采用物理的方法，來探明地層的物理特征、構(gòu)造。物探的方法是根據(jù)不同的地質(zhì)構(gòu)造特征，布設(shè)各種形式的物探測線，這些測線一般設(shè)計為直線狀，由相同距離沿直線排列的一系列測點組成。物探又可分為地震勘探、電磁勘探、重力勘探等。

在地震勘探中，組成測線的物理點又分為接收點（檢波點）和激發(fā)點（炮點、震源），這是根據(jù)物理點的不同作用來定義的。在地震勘探過程中，接收點用以設(shè)置檢波器，收地震勘探數(shù)據(jù)，因此有時也稱檢波點；炮點用以埋置炸藥，并進行激發(fā)，從而產(chǎn)生震波，通過檢波點上的檢波器接收，再通過采集站傳送到地震儀器進行記錄處理，而源點不是通過炸藥而是通過地震震源儀器進行激發(fā)產(chǎn)生地震波的，炮點和震源點都是通過激發(fā)產(chǎn)生地震波的位置，所以也稱為激發(fā)點。從測量的角度來看，物探測線就是排列成直線的一系列的測點。因此，物探測量的最終目的就是將這些點按照相應(yīng)的要求，在實地表注出來，并繪制位置草圖（略圖），以利于后期查找，最終提供實際測定的物理點成果，以供地震資料的處理及相關(guān)圖件的繪制。

三、礦井物探的優(yōu)點及其探測方法

1.探測范圍的不斷擴大

目前，物探技術(shù)可以解決煤礦開采過程中遇到的幾類地質(zhì)問題：煤礦開采過程中的小斷層；煤礦開采過程中的煤層形態(tài)以及厚度變化；煤層中所含有的火成巖、包裹體以及夾石；煤系地層中的陷落柱以及巖溶；煤層底板的穩(wěn)定性及其裂隙；巖石、煤層以及瓦斯的突出帶；煤層中的自然發(fā)火地帶；開采巷道與災(zāi)害性地質(zhì)構(gòu)造、煤層之間的距離；突水通道以及被淹巷道的位置；圍巖的疏干效果及其含水性；老窯采空積水區(qū)以及帶壓水潛在的突出構(gòu)造的實際位置。

2.物探技術(shù)具有較高的探測精度

該技術(shù)在煤礦開采過程中的運用，可以滿足煤礦的綜合機械開采過程中所需的地質(zhì)精度。例如，利用無線電波的坑透法可以對0.4米以上的小斷層進行準確的探測，礦井直流電法可以對100米范圍內(nèi)的導(dǎo)水構(gòu)造的位置進行探測，其探測結(jié)果的誤差一般都會小于5%。

3.節(jié)省建設(shè)礦建所需的資金、時間，確保煤礦采掘過程中的安全與巷探、鉆探相比，礦井物探具有明顯的優(yōu)勢。礦井物探是一項非接觸性的檢測方法，它在煤礦開采過程中的運用不僅可以減少鉆探以及巷探的時間、工程量，而且還可以降低直接揭露老空巷高壓水的危險。

4.礦井物探的方法

從技術(shù)的角度來看，礦井物探主要可以分為三大類，即礦井電磁法、礦井地震法以及其它的物理方法。其中，礦井地震法主要包含了彈性波CT技術(shù)、聲發(fā)射與微震技術(shù)、巖體聲波探測法、瑞利波法、高頻地震法、折射地震法、橫向?qū)硬ǚǖ取?/p>

四、礦井地震法

1.地震槽波法

地震槽波法是利用槽波的反射或透射規(guī)律，探測層等到構(gòu)造，了解煤層厚度變化的礦井物探方法。它是煤礦特有的，在煤層內(nèi)進行地震探測的一種勘探方法，槽波勘探利用在煤層中產(chǎn)生、通脫煤層傳播，又在該煤層中接受的槽波，可以進行槽波投射和反射測量。常用井下施工方法有透射法和反射法。地震槽波法主要應(yīng)用于探測工作面內(nèi)斷層、陷落柱、沖刷帶、小褶曲等特征變化，評價煤厚變化、瓦斯富集等。該技術(shù)的缺點是必須在合適的地質(zhì)條件下才能產(chǎn)生槽波，儀器相對較笨重。

2.三維地震勘探

三維地震勘探技術(shù)是從二維地震勘探逐步發(fā)展起來的，是地球物理勘探中最重要的方法。先了解二維地震勘探的基本原理：在地面上布置一條條的測線，沿各條測線進行地震勘探施工，采集地下地層反射回地面的地震波信息，然后經(jīng)過電子計算機處理得出一張張地震剖面圖。經(jīng)過地質(zhì)解釋的地震剖面圖就像從地面向下切了一刀，在二維空間上顯示地下的地質(zhì)構(gòu)造情況。同時幾十條相交的二維測線共同使用，即可編制出地下某地質(zhì)時期沉積前地表的起伏情況。三維地震勘探的理論與工作流程和二維地震勘探大體相似。

3.瑞利波勘探

瑞利波勘探是一種新的淺層地震勘探手段，是基于不同震波頻率的瑞利波沿深度方向衰減的差異，通過測量不同頻率成分（反映不同深度）瑞利波的傳播速度，可探測不同深度巖、煤層界面、斷層、陷落柱、巖漿巖侵入體、巖溶、老窯采空區(qū)等地質(zhì)異常體。探測構(gòu)造位置誤差小于5%。

4.聲波勘探

聲波勘探原理是在地表以人工方法激發(fā)地震波，在向地下傳播時，遇有介質(zhì)性不同的巖層分界面，地震波將發(fā)生反射與折射，在地表或井中檢波器接收這種地震波。收到的地震波信號與震源特性、檢波點的位置、地震波經(jīng)過的地下巖層的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)有關(guān)。通過對地震波記錄進行處理和解釋，可以推斷地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)。

五、礦井物探技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

礦井物探技術(shù)在現(xiàn)今的煤礦開采過程中得到了非常多的應(yīng)用，避免了煤礦開采過程中的危險情況，下面將詳述礦井電磁法的應(yīng)用現(xiàn)狀。

1.礦井電磁法的應(yīng)用現(xiàn)狀

礦井電磁法中的礦井直流電法起源于我國，我國最先利用這種方法來進行水文地質(zhì)的探測，后來因為礦井直流電法的效果較好，所以就被運用到礦井物探中。礦井直流電法的抗干擾能力較強，而且探測距離達到200米以上。礦井電磁法中的礦井瞬變電磁法起源于前蘇聯(lián)，礦井瞬變電磁法的定向性比較好，而且對于水體比較敏感，可以很好的運用于礦井的防治水工作中，但是其后方的介質(zhì)影響較為嚴重。礦井電磁法中的無線電坑道透視法是利用高頻電磁波來進行探測的，其原理是利用不同的巖石對于電磁波吸收能力的不同來確定有色金屬的，無線電坑道透視技術(shù)準確可靠，而且能夠準確的探測到有色金屬的厚度，能夠準確的探測到直徑大于15米的陷落柱。但是無線電坑道透視技術(shù)對于礦井環(huán)境要求較高，在其使用過程中要斷開電纜線路，因為電磁波在傳播過程中受到不良導(dǎo)體的影響較大，而且由于礦井的工作面較大，使得電磁波衰減的較快。

瞬變電磁儀在采掘施工過程中，工作面先用瞬變電磁儀進行探測，根據(jù)物探結(jié)果，采用用鉆機鉆探進行驗證。

YCS40礦用本安型瞬變電磁儀采用高精度寬帶程控運算放大器、高速AD、弱信號多點平均、累加等多種數(shù)據(jù)處理方法。

YCS40礦用本安型瞬變電磁儀儀器參數(shù)

儀器參數(shù)設(shè)置： 裝置參數(shù)設(shè)置：

發(fā)射電壓： 7.2V發(fā)射線框的邊長：2m

發(fā)射頻率5Hz 匝數(shù)：10

疊加次數(shù)： 64電阻要求：<=10

抑制系數(shù)： 3接收回線邊長：2m

測道數(shù)： 40匝數(shù)：20

記錄時窗： 35ms

物探圖

物探在工作面測量方法：在工作面把儀器開機并接發(fā)射線框，接好發(fā)射線框后發(fā)送并接收信號，共測3次，每次測12組數(shù)據(jù)；第一次在工作面正前方使發(fā)射線框面對準工作面開始測第1組數(shù)據(jù)，測第2組數(shù)據(jù)時使發(fā)射線框傾斜5度，第3組數(shù)據(jù)再傾斜5度，以形成扇形面布置，直到第12組數(shù)據(jù)測完為止；再對左幫和右?guī)陀猛瑯臃椒ㄟM行探測。

附：探測數(shù)據(jù)圖示

七、結(jié)束語

過對礦井物探技術(shù)在實踐中應(yīng)用技術(shù)的相關(guān)研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，該項技術(shù)的多項優(yōu)勢決定了其在實踐中的應(yīng)用地位，有關(guān)人員應(yīng)該給從礦井物探技術(shù)的實際需求出發(fā)，研究制定最為切合實際的實踐應(yīng)用方案。

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[4]煤礦安全規(guī)程釋義（防治水部分）2011.

作者簡介：張磊（1985.10.4），男，漢族，山西省長治縣。2009年1月畢業(yè)于河北工程大學(xué)，專科?，F(xiàn)在中煤第一建設(shè)有限公司第十工程處技術(shù)管理工作，助理工程師。