分析煤礦地質(zhì)災(zāi)害勘察中地球物理方法的運用

李 慧

(山西省煤炭地質(zhì)148勘查院，山西 太原 030053)

一、煤礦地質(zhì)災(zāi)害的類型及其危害性

常見的煤礦地質(zhì)災(zāi)害有很多類型，根據(jù)災(zāi)害發(fā)生的具體特征以及造成危害的程度，可以將煤礦地質(zhì)災(zāi)害分為三大類:突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害，漸發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害，多樣性地質(zhì)災(zāi)害。其中突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害往往具有爆發(fā)突然、持續(xù)時間短、危害大、應(yīng)急防范較困難等特點，主要包括井下突水、瓦斯爆炸、煤與瓦斯突出等。漸發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害主要是指一系列有著慢性發(fā)展過程、持續(xù)時間長、危害程度隨時間推移增大的地質(zhì)災(zāi)害問題，這類災(zāi)害的發(fā)生往往具有不可修復(fù)性，危害持續(xù)性較強(qiáng)，主要包括沙漠化、水土流失、地面沉降等。多樣性地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生機(jī)制相對較為復(fù)雜，存在著突發(fā)和漸發(fā)兩種可能，災(zāi)害的發(fā)展具有一定的變化性，危害程度也因?qū)嶋H發(fā)生情況而有所不同，主要包括滑坡、岸邊坍塌、地裂縫等。

大多數(shù)煤礦地質(zhì)災(zāi)害的危害性都是較為嚴(yán)重的，煤礦地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生不僅威脅著人們的生命財產(chǎn)安全，影響著社會發(fā)展的穩(wěn)定性，同時對于自然環(huán)境也會造成一定的破壞。如水土流失、沙漠化等問題，其危害十分嚴(yán)重且修復(fù)治理非常困難，目前已經(jīng)成為了世界性的環(huán)境問題，而由于煤礦開采生產(chǎn)導(dǎo)致的區(qū)域性水土流失，土地荒漠化的問題也嚴(yán)重影響著人們的生存環(huán)境質(zhì)量。由此可見，加強(qiáng)煤礦地質(zhì)災(zāi)害勘察工作，預(yù)防和避免煤礦地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生有著極大的必要性。

二、地球物理方法在煤礦地質(zhì)災(zāi)害勘察中的應(yīng)用

在煤礦地質(zhì)災(zāi)害勘察中，地球物理方法的應(yīng)用能夠發(fā)揮出良好的效果，地球物理方法主要是通過對煤礦區(qū)域地質(zhì)介質(zhì)層間的電性、密度、放射性、彈性等物性差異變化的監(jiān)測，結(jié)合不同煤礦地質(zhì)災(zāi)害的地球物理特征，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的分析與對比，以此來判斷地質(zhì)變化的情況以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而推測可能存在的地質(zhì)災(zāi)害隱患，并通過對開采方案的調(diào)整與災(zāi)害防范措施的運用，預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，同時制定針對性的應(yīng)急預(yù)案，在災(zāi)害發(fā)生時盡可能減少災(zāi)害所造成的人員傷亡以及財產(chǎn)損失，減少地質(zhì)災(zāi)害所造成的社會不良影響。此外，利用地球物理方法的勘察技術(shù)在礦產(chǎn)資源的探測以及隱伏礦床的勘查等方面的應(yīng)用，也有著理想的效果，顯現(xiàn)出很大的優(yōu)勢。

1．高密度電法勘察技術(shù)

高密度電法勘察技術(shù)的主要原理是利用不同巖、土層之間，因種類、成分、結(jié)構(gòu)、溫濕度等方面的不同而產(chǎn)生的電性差異來進(jìn)行對煤礦巖、土層的地質(zhì)情況的判斷，通過對勘察中檢測到的電參數(shù)進(jìn)行分析，判斷可能存在的地質(zhì)問題，并推測煤礦地區(qū)可能出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害，進(jìn)而采取有效措施予以防范。這種勘察技術(shù)不僅能夠準(zhǔn)確的反映出災(zāi)害地質(zhì)體與周圍介質(zhì)之間的電性差異，同時對于因溶洞或斷裂破碎帶充水等情況造成的低阻變異情況，也能夠以電測深曲線和斷面圖上的電阻率曲線扭曲和梯度變化的方式表現(xiàn)出來，這些變化情況能夠更直觀的被人們察覺到，因此也被作為勘查巖溶、土洞、塌陷和滑坡的主要異常標(biāo)志。

高密度電法勘察技術(shù)的主要優(yōu)點在于，高密度測量系統(tǒng)具有較高的分辨率，其測量效果也較其他測量方法具有更大優(yōu)勢，對于探測過程中的分層測量、極細(xì)小目標(biāo)的準(zhǔn)確探查能夠很好的完成，基于高密度測量系統(tǒng)的高精確性，其能夠很好的勝任各種復(fù)雜的地質(zhì)災(zāi)害勘察任務(wù)，如對堤防隱患探測和淺部巖溶、采空區(qū)、塌陷、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的探測勘察工作。

2．瞬間電磁法勘察技術(shù)

瞬間電磁法勘察技術(shù)主要是依靠電磁感應(yīng)原理來實現(xiàn)的，在實際勘察過程中，通過不接地回線和接地回線的配合向地下發(fā)送一次場，之后在傳送的間歇階段內(nèi)，對地下介質(zhì)電磁感應(yīng)情況隨時間推移的變化進(jìn)行監(jiān)測，并通過數(shù)據(jù)對地下介質(zhì)產(chǎn)生的二次場衰減情況及其特征進(jìn)行準(zhǔn)確分析，形成衰減曲線，以便于對地質(zhì)結(jié)構(gòu)與條件的分析與判斷，利用以上測量及分析所獲得的數(shù)據(jù)資料，對地下介質(zhì)的分布情況、規(guī)模、成分、結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性等進(jìn)行分析和判斷，對可能出現(xiàn)的斷層、采空區(qū)等地質(zhì)結(jié)構(gòu)及由此引發(fā)的陷落、坍塌、突水等地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行準(zhǔn)確的勘查和預(yù)防。瞬間電磁法勘察技術(shù)的優(yōu)點在于其抗擾能力強(qiáng)、環(huán)境因素影響小、縱橫分辨率高、靈敏性強(qiáng)等，在煤層頂?shù)装逅畬觿澐止ぷ饕约懊簩酉萋渲綔y等工作中有著較好的效果。

3．放射性元素勘察技術(shù)

放射性元素勘察技術(shù)主要是利用對巖石中放射性氡元素含量及其濃度變化情況的監(jiān)測，判斷地下地質(zhì)體的結(jié)構(gòu)變化情況，以此來判斷煤礦區(qū)域存在的地質(zhì)問題，推測地質(zhì)災(zāi)害的隱患因素，進(jìn)而預(yù)測可能出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害情況，并采取有效措施加以防范。煤礦的開采作業(yè)必然會導(dǎo)致地下地質(zhì)體在橫向連續(xù)性上受到破壞，這也使氡元素在巖石結(jié)構(gòu)中的運移與集聚等情況出現(xiàn)改變，這種變化可以通過地表對氡值的測量數(shù)據(jù)體現(xiàn)出來，結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害的地球物理特征，對氡元素濃度變化、α射線強(qiáng)度、溫度等情況進(jìn)行分析，能夠準(zhǔn)確的判斷出地下采空區(qū)位置及其范圍、巖溶陷落柱的位置情況、潛在滑坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)的情況以及地下火源的位置及火源溫度等，在分析地質(zhì)破壞情況、預(yù)防滑坡、煤層自燃以及瓦斯爆炸等煤礦地質(zhì)災(zāi)害方面有著很好的效果。

總結(jié)

煤礦地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生不但威脅著煤礦生產(chǎn)作業(yè)人員的生命安全，同時也會導(dǎo)致煤礦附近區(qū)域的地質(zhì)變化，威脅礦區(qū)周邊居民的生命財產(chǎn)安全，一旦地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，還會造成社會的不良影響，因此，對于煤礦地質(zhì)災(zāi)害的勘察十分重要，通過對地球物理方法的有效運用，能夠很好的提升煤礦地質(zhì)災(zāi)害勘察的準(zhǔn)確性，減少煤礦開采造成的地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，進(jìn)而充分保障煤礦生產(chǎn)的安全，為社會的穩(wěn)定與人們的生命安全提供有力的保障。

［1］付群禮．淺析地球物理勘探在活斷層探測中的應(yīng)用［J］．中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2011(08)．