煤礦水害防治領(lǐng)域中綜合物探技術(shù)的應(yīng)用

盧小濤（平頂山天安煤業(yè)天力有限責(zé)任公司，河南　平頂山　467000）

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煤礦水害防治領(lǐng)域中綜合物探技術(shù)的應(yīng)用

盧小濤
（平頂山天安煤業(yè)天力有限責(zé)任公司，河南平頂山467000）

摘要：在煤礦的開采與建設(shè)中，地下水、雨水、河流等許多因素，都會造成煤礦的采空區(qū)積水、構(gòu)造及陷落柱導(dǎo)含水等危害，嚴(yán)重的影響到煤礦的生產(chǎn)安全。本文就綜合物探技術(shù)在煤礦水害防治領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行分析，介紹了瞬變電磁法與三維地震法探測煤礦采空區(qū)積水、構(gòu)造及陷落柱等地質(zhì)情況的概念及應(yīng)用。以期促進(jìn)煤礦行業(yè)的生產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞：煤礦水害防治；綜合物探技術(shù)；瞬變電磁法；三維地震法

1 背景

隨著國內(nèi)工業(yè)化的快速發(fā)展，對于能源的需求量也越來越大。尤其是我國屬于用煤大國，對于煤礦的生產(chǎn)與開采要求也越來越高。但是在過去的煤礦生產(chǎn)和建設(shè)中，由于需要在山區(qū)中挖礦，而地下水、雨水、河流等許多因素，都會造成煤礦的采空區(qū)積水、構(gòu)造及陷落柱導(dǎo)含水等危害，嚴(yán)重的影響到煤礦的生產(chǎn)安全。尤其是在早期較小的煤礦中，由于缺乏科學(xué)合理的開采，造成該礦井的地質(zhì)災(zāi)害問題頻發(fā)，嚴(yán)重的影響到開采人員以及能源的安全性，也為后期的煤礦開采留下了一定的隱患和難度。

基于此，平頂山天安煤業(yè)天力有限責(zé)任公司通過瞬變電磁法、三維地震勘探等綜合物探技術(shù)，加強(qiáng)了對煤礦開采區(qū)域的地質(zhì)勘查，能夠有效的查明采空區(qū)、陷落柱的具體位置，進(jìn)而預(yù)防、治理煤礦開采中的水害問題，并提高煤礦生產(chǎn)與建設(shè)的安全性。保障了煤礦施工人員以及煤礦能源的安全性，為煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了有效的支持。

2 綜合物探技術(shù)的概述

（1）瞬變電磁法

瞬變電磁法（TEM法）即時間域電磁感應(yīng)法，通過接地線源或者不接地回線的方法，能夠向地下發(fā)送一次脈沖磁場，并在一次脈沖磁場的間歇期間利用電偶極和回線對二次脈沖磁場進(jìn)行接收，而二次脈沖磁場則是由地下良導(dǎo)地質(zhì)體受激勵所引起渦流產(chǎn)生的非穩(wěn)電磁場。根據(jù)兩次脈沖磁場的發(fā)射曲線特征，能夠?qū)Φ叵碌刭|(zhì)的規(guī)模、產(chǎn)狀、電性等情況進(jìn)行有效的勘測。瞬變電磁法與普通的電法勘探相比，具有更高的靈敏性，并且瞬變電磁法屬于純二次場測量，其縱向、橫向的分辨率更高，勘探的深度也更大，因此可提高地質(zhì)勘探的工作效率，并且準(zhǔn)確的掌握礦區(qū)的地質(zhì)條件，為水害的預(yù)防與治療提供有效的支持。

（2）三維地震法

三維地震屬于面積采集技術(shù)，通過利用檢波點網(wǎng)格和炮點網(wǎng)格的合理組合，能夠?qū)Φ叵聰?shù)據(jù)點網(wǎng)格的覆蓋次數(shù)進(jìn)行平均的分布。能夠更加準(zhǔn)確、清洗的顯示地下目標(biāo)的圖像，并且提供更可靠的預(yù)測位置。并且，與二維地震方法相比，三維地震的勘探沿測線更寬廣，由Z軸的深度探測擴(kuò)展至由X軸、Y軸聯(lián)合構(gòu)成的三維空間，對于礦區(qū)地質(zhì)的勘探可增加探測的范圍，最高可形成10m×10m×1ms的三維數(shù)據(jù)體，具有更多的數(shù)據(jù)，以及能夠?qū)Φ刭|(zhì)的剖面、切片等進(jìn)行更深層次的探測與分析，獲得更準(zhǔn)確的信息。并且通過簡化地質(zhì)與地震的關(guān)系，使三維數(shù)據(jù)體空間的位置更正確，對于地下的斷層、采空區(qū)、陷落柱、古高山、古湖泊、古河流、古喀斯特地貌等地質(zhì)現(xiàn)象都能夠有效的或直接或間接的反映。

3 綜合物探技術(shù)的應(yīng)用

（1）瞬變電磁法

隨著瞬變電磁法的不斷發(fā)展與完善，將其應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)中的水害防治，已經(jīng)取得了顯著的成果。尤其是在采空區(qū)的積水、構(gòu)造，以及陷落柱的賦水等區(qū)域的電阻率值與普通的地質(zhì)相比更低。因此，瞬變電磁法的勘測效果十分良好。能夠有效的探測出礦區(qū)的信息，以盡量避免水害的問題。

①瞬變電磁法探測陷落柱：煤礦中形成的陷落柱與奧灰?guī)r的溶裂隙存在一定的相關(guān)性。即：當(dāng)巖溶裂隙不斷的擴(kuò)大時，地層受到應(yīng)力而不斷的垮落破碎，最終導(dǎo)致陷落柱內(nèi)部的充填物松散而復(fù)雜。打亂了正常的地層沉積層序，使得煤層與陷落柱的接觸面密度、電性等差異較大；

②瞬變電磁法勘察采空區(qū)：由于煤層采空區(qū)巖體的下沉和塌落，導(dǎo)致該區(qū)域地質(zhì)中電阻率值的不斷增大。而隨著采空區(qū)的充水，水體也會造成垮落斷裂帶的壓力，而造成巖體破壞區(qū)電阻率的降低。因此通過瞬變電磁法探測地下巖層的電阻率變化，能夠有效的判定該區(qū)域的含水情況。

（2）三維地震探測陷落柱

由于煤層與圍巖之間存在的波阻抗差異較大，因此，當(dāng)煤層的厚度大于1m時，煤層中便會形成一定的反射波。如果在煤層的頂部結(jié)構(gòu)受到一定的破壞，或者煤層之間存在陷落柱時，煤層的反射波則會出現(xiàn)低頻干擾、中斷或者消失。當(dāng)煤層的反射波信息通過地震時間剖面表現(xiàn)出來之后，可用來識別煤層中是否存在陷落柱或者采空區(qū)。并且由于陷落柱的密度差異性較大，其上覆地層塌陷物排列也較為松散、雜亂，在其橫向和縱向上的密度、速度等具有較大的差異性。以此也可通過三維地震探測該區(qū)域是否存在陷落柱。

三維地震探測陷落柱具有較高的準(zhǔn)確性，能夠有效的探測煤礦的地質(zhì)安全性，避免水害的發(fā)生，降低平頂山天安煤業(yè)的生產(chǎn)成本，避免經(jīng)濟(jì)損失的情況出現(xiàn)，為平頂山天安煤業(yè)的煤礦生產(chǎn)與建設(shè)提供有力的支持。

結(jié)語

水害是影響煤礦生產(chǎn)與建設(shè)安全的重要因素，加強(qiáng)對煤礦區(qū)地質(zhì)的檢測，并采取有效的預(yù)防措施，以避免礦井地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，進(jìn)而降低平頂山天安煤業(yè)的生產(chǎn)成本，避免出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)損失的情況。通過采用瞬變電磁法、采區(qū)三維地震勘探等綜合物探技術(shù)，能夠有效的勘測出該地區(qū)的地質(zhì)情況，包括采空區(qū)、陷落柱及構(gòu)造的導(dǎo)含水情況等，屬于十分有效的防治水害技術(shù)措施。并且綜合物探技術(shù)具有施工簡單、準(zhǔn)確度高、方便快捷、投資小等優(yōu)點，能夠及時的探測出煤礦井下的水文地質(zhì)情況。綜合物探技術(shù)在近年來已得到了廣泛的推廣及應(yīng)用，為煤礦的安全生產(chǎn)與建設(shè)提供有力的支持。

參考文獻(xiàn)

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