淺析礦山地質(zhì)保障中地球物理探測(cè)技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

朱瑞娟

（大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 大同 037000）

自從我國進(jìn)入到21世紀(jì)以來，國家快速發(fā)展，而在這發(fā)展中對(duì)于資源的需求快速增加，煤炭資源也是其中之一。我國當(dāng)前的原煤產(chǎn)量較多，2018年，全國原煤產(chǎn)量完成36.8億t，同比增長4.5%。煤炭地質(zhì)工作不僅能夠保障煤礦開采的安全性，而且還貫穿在煤炭資源勘查、煤礦設(shè)計(jì)、煤礦開采與利用的各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中。但是因?yàn)槲覈禾块_采難度日漸增大、煤礦開采深度不斷提升，導(dǎo)致煤礦開采工作面臨高瓦斯、高水壓、高地溫、開采條件復(fù)雜等諸多問題，這也為地球物理探測(cè)技術(shù)實(shí)施帶來了較大挑戰(zhàn)。本文將針對(duì)煤礦地質(zhì)保障中地球物理探測(cè)技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行詳細(xì)分析。

1 當(dāng)前地球物理探測(cè)技術(shù)在礦山地質(zhì)保障中的運(yùn)用

在礦山開采中，對(duì)于地質(zhì)開采的安全影響因素有很多，如地質(zhì)條件出現(xiàn)異常開發(fā)部、煤層的儲(chǔ)存環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造的情況等等。煤礦地質(zhì)保障在建設(shè)與發(fā)展的過程中，已經(jīng)構(gòu)建出了相對(duì)較為完善的探測(cè)技術(shù)內(nèi)容，例如“物探、化探、鉆探”，并衍生了許多探測(cè)方法。鉆探技作為一種較為高效、直接的手段，具備較高的精準(zhǔn)性，并且適用范圍相對(duì)較廣，但是也存在很多問題，如使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生較高的費(fèi)用、使用時(shí)的時(shí)間比較長、信息資料不完善等等。而地球物理探測(cè)技術(shù)與其他的方法比較，有著自有的優(yōu)點(diǎn)，如具有龐大的信息量、成本不高且速度反應(yīng)比較快等，所以在實(shí)際進(jìn)行運(yùn)用時(shí)具備較高效率[1]。地球物理探測(cè)技術(shù)主要分為三個(gè)類型，分別是地面物探技術(shù)與裝備、礦井物探與裝備、綜合物探技術(shù)。①針對(duì)地面物探技術(shù)與裝備來說，主要的技術(shù)實(shí)施方法為多種物探的技術(shù)手段，如地質(zhì)雷達(dá)法、孔間透視法、直流電法等等幾種。地面物探技術(shù)與裝備，已經(jīng)在礦井設(shè)計(jì)、采取劃分、采面劃分、采面優(yōu)化、水文地質(zhì)勘查等環(huán)節(jié)當(dāng)中廣泛運(yùn)用，并且取得了較好效果。②針對(duì)礦井物探技術(shù)與裝備來說，其中涵蓋了多種方法，如一些電磁波探測(cè)的技術(shù)，包括高密度電法等方法。而在探測(cè)礦井時(shí)，也運(yùn)用了如地質(zhì)雷達(dá)法等技術(shù)，所運(yùn)用的范圍相對(duì)較為廣泛[2]。③對(duì)于綜合的物探技術(shù)而言，其方法是較多的，而且在施工、布置方面也是靈活的，對(duì)于一些需要超前探查且面積較大的地質(zhì)而言比較合適。在礦井物探時(shí)，因?yàn)榫嚯x探測(cè)目標(biāo)相對(duì)來說是比較近的，因此分辨率也比較高，用于超前以及近距離的預(yù)測(cè)。雖然我國當(dāng)前地球物理探測(cè)技術(shù)呈現(xiàn)出進(jìn)步態(tài)勢(shì)，但是相比其他發(fā)達(dá)國家來說，仍具備一定差距，還需不斷創(chuàng)新與完善。

2 礦山地質(zhì)保障中地球物理探測(cè)技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

（1）空采區(qū)隱患較大。上世紀(jì)八十年代受到“有水快流”政策影響，導(dǎo)致遍地小煤礦現(xiàn)象泛濫，濫采濫挖的現(xiàn)象與日俱增，并且留下了很多空采區(qū)。我國政府從2005年來時(shí)，不斷取締并關(guān)閉了諸多不法小煤礦，在整頓的過程中發(fā)現(xiàn)很多隱藏的礦難、煤礦事故[3]?？詹蓞^(qū)已經(jīng)成為當(dāng)前煤炭生產(chǎn)工作最大的生產(chǎn)隱患，雖然當(dāng)前地面三維地震與瞬變電磁法聯(lián)合手段，能夠?qū)詹蓞^(qū)的范圍大致圈定，但是很難對(duì)穿采單條巷道位置與范圍進(jìn)行判斷，并且該技術(shù)解釋結(jié)果具備多解性，很難對(duì)空采區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行全面把控，在一定程度上無法滿足“安全高效”需要，為地理的物理探測(cè)技術(shù)，帶來了極大影響與挑戰(zhàn)。

（2）超長、超寬工作面隱伏構(gòu)探測(cè)受限。在我國煤炭開采逐漸走向正規(guī)化、規(guī)?；漠?dāng)下，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)“小、散、亂、差”的局面。通過重組用改制，針對(duì)小型、綜合水平較差的煤礦進(jìn)行了整合。就陜西地區(qū)來說，截止2009年，從原本2200多家煤炭企業(yè)，減少到了130家，有重點(diǎn)的培育大型煤炭企業(yè)，并且依靠科技技術(shù)進(jìn)步，構(gòu)建出了集約型超長、超寬工作面礦井。

超大、超深礦井，一般所采用的支護(hù)手段是利用材料，如工字鋼金屬、錨桿等，同時(shí)，在煤礦井下有很多復(fù)雜的設(shè)備，如掘進(jìn)機(jī)、采煤機(jī)等等。實(shí)際開展地球物理探測(cè)技術(shù)的過程中，導(dǎo)致一起發(fā)射功率受到一定限制，容易出現(xiàn)探測(cè)距離受限、資料信噪比偏低等諸多問題，很難適應(yīng)超長、超寬工作面隱伏構(gòu)造探測(cè)需求。

（3）動(dòng)力災(zāi)害預(yù)警技術(shù)缺乏完善性。在實(shí)際開展采礦工作時(shí)，因?yàn)殚_采深度不斷加大，所以很容易出現(xiàn)動(dòng)力災(zāi)害問題。深部開采過程中，地質(zhì)動(dòng)力關(guān)系非常復(fù)雜，容易導(dǎo)致一些動(dòng)力災(zāi)害問題，如煤及瓦斯突出等等。因?yàn)椴傻V工作對(duì)原本地質(zhì)平衡帶來了不良影響，因此會(huì)引發(fā)局部地段應(yīng)力的異常情況，突發(fā)各種隱藏型的地質(zhì)災(zāi)害，如斷層活化等等。但是縱觀我國地球物理探測(cè)技術(shù)來看，對(duì)于動(dòng)力災(zāi)害預(yù)警的技術(shù)相對(duì)缺失，并未具備一個(gè)完善的技術(shù)手段可以對(duì)動(dòng)力災(zāi)害進(jìn)行勘測(cè)、監(jiān)控、預(yù)測(cè)，這也是地球物理探測(cè)技術(shù)面臨的一項(xiàng)巨大挑戰(zhàn)。

3 礦山地質(zhì)保障中地球物理探測(cè)技術(shù)未來展望

結(jié)合當(dāng)前地球物理探測(cè)技術(shù)的實(shí)際情況，相信我國地球物理探測(cè)技術(shù)將會(huì)朝著新的方向發(fā)展。①解決綜合問題能力方向發(fā)展。在我國信息化技術(shù)與科技技術(shù)不斷發(fā)展的當(dāng)下，高密度全數(shù)字三維地震勘測(cè)技術(shù)，在實(shí)踐當(dāng)中取得了良好的效果。并且在淮南礦區(qū)實(shí)驗(yàn)使用當(dāng)中取得了良好效果，象征著我國礦區(qū)采前構(gòu)造勘探朝著新方向發(fā)展。并且單一地球物理探測(cè)技術(shù)具備多解性，為了可減少多解性，要綜合運(yùn)用多種方法，確?？碧焦ぷ鞯木珳?zhǔn)度[4]。②動(dòng)力地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)技術(shù)更加完善。動(dòng)力地質(zhì)災(zāi)害具備隱藏性，在未來地球物理探測(cè)技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用的過程中，通過多內(nèi)容的監(jiān)測(cè)和分析，如對(duì)溫度、電阻率、波速等，優(yōu)化研發(fā)動(dòng)力地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與時(shí)俱進(jìn)。③創(chuàng)新動(dòng)力地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)技術(shù)。在未來的時(shí)代發(fā)展之下，煤礦開采工作將會(huì)面臨更多的挑戰(zhàn)與復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，還需要保持與時(shí)俱進(jìn)的眼光。切實(shí)有效的通過煤炭資源勘查、礦井優(yōu)化設(shè)計(jì)、礦井基本建設(shè)、井巷開拓工程等諸多手段，配合動(dòng)力地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)技術(shù)，切實(shí)保障煤礦開采生產(chǎn)安全。

4 結(jié)束語

總而言之，我國煤炭資源分布較為廣泛，不同煤礦地質(zhì)所開采條件不同，很容易造成煤礦災(zāi)害以及煤礦安全事故。煤礦地質(zhì)保障系統(tǒng)應(yīng)該結(jié)合煤礦生產(chǎn)的實(shí)際情況，從整體構(gòu)架、研究內(nèi)容、保障目標(biāo)、配套技術(shù)等層面出發(fā)，展現(xiàn)出煤礦地質(zhì)保障實(shí)際效率。煤礦地質(zhì)保障系統(tǒng)當(dāng)中地球物理探測(cè)技術(shù)使用效率較高，并且已經(jīng)成為保障煤礦生產(chǎn)安全的重要技術(shù)手段，隨著地球物理探測(cè)技術(shù)的不斷深入發(fā)展，我們有理由相信，地球物理探測(cè)技術(shù)在煤礦開采地質(zhì)保障系統(tǒng)中，可以充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用。