綜合物探技術(shù)在煤炭礦井水文地質(zhì)中的應(yīng)用研究

季偉 牛小龍

摘 要：礦井生產(chǎn)安全問題一直是社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問題，為了提高礦井的開采安全性和開采效率，必須了解礦井的水文地質(zhì)信息，并根據(jù)水文地質(zhì)信息制定科學(xué)的開采路線和開采方案，做出針對(duì)性的防范措施。綜合物探技術(shù)是一種用于礦井水文地質(zhì)勘探的方法，主要是運(yùn)用瞬變電磁法和井下三維電法進(jìn)行工作，由于二者工作原理不同，兩種方法適用于不同的工作環(huán)境，工作人員應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行科學(xué)的選擇。本文主要對(duì)瞬變電磁法和井下三維電法的綜合應(yīng)用進(jìn)行了分析，希望能為提高礦井安全性提供意見。

關(guān)鍵詞：綜合物探技術(shù);礦井;水文地質(zhì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.045

礦井作業(yè)是危險(xiǎn)系數(shù)較高的工作，為減少礦井事故發(fā)生，使礦井生產(chǎn)順利進(jìn)行，就要使用綜合物探技術(shù)對(duì)煤炭礦井水文地質(zhì)進(jìn)行專業(yè)的技術(shù)分析，物探技術(shù)具有很多的優(yōu)點(diǎn)，不僅探測(cè)精度高，還具備很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，為礦井水文勘探提供了極大的便利，推動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展，所以，根據(jù)礦井水文地質(zhì)的要求，不僅保證了結(jié)果的精度，還取得了礦井采空積水的信息，從而為勘探技術(shù)提供更多數(shù)據(jù)。

1 綜合物探技術(shù)的解釋

應(yīng)用綜合物探技術(shù)能夠獲得探測(cè)區(qū)域的視電阻率剖面圖，根據(jù)得到的信息，技術(shù)人員可確定礦井的采空區(qū)域，通常情況，探測(cè)區(qū)域視電阻率的剖面圖出現(xiàn)彎曲的等值線，表明該區(qū)域存在采空區(qū)，根據(jù)電阻體的大小和電阻率顏色的變化，能夠了解被測(cè)區(qū)域中是否存在積水，假如綜合物探得到的視電阻率剖面圖中等線值相對(duì)平緩，說明被測(cè)區(qū)域水文地質(zhì)良好，無采空區(qū)，無積水，煤炭開采風(fēng)險(xiǎn)較低，另外，在煤礦礦井地質(zhì)探測(cè)過程中，綜合物探技術(shù)也可應(yīng)用在老空積水，坍陷區(qū)等工作的補(bǔ)充調(diào)查，補(bǔ)充現(xiàn)有地質(zhì)資料，進(jìn)行輔助性評(píng)價(jià)。

2 物探技術(shù)分析

2.1 瞬變電磁法分析

瞬變電磁法是綜合物探技術(shù)的重要組成部分，瞬變電磁法的合理使用能加強(qiáng)礦井富水區(qū)的有效分析，為礦井安全提供保障。瞬變電磁法是電磁勘探法的一種，簡(jiǎn)稱為TEM，其工作原理是在不接地回線或接地導(dǎo)線中通進(jìn)脈沖電流來充當(dāng)場(chǎng)源，來激發(fā)探測(cè)目標(biāo)感生二次電流，并通過隨時(shí)間的變化對(duì)二次場(chǎng)的探測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)目標(biāo)相關(guān)情況的探查。和其他電法勘探技術(shù)相比較，瞬變電磁法響應(yīng)形態(tài)簡(jiǎn)單，體積效應(yīng)小，穿透性好，分層能力強(qiáng)，并且能同步完成剖面測(cè)量和探測(cè)工作。在礦井水文地質(zhì)研究工作中，合理使用瞬變電磁法能提高地下水問題的處理效果。在使用時(shí)，需要深入的理解瞬變電磁法中的煙圈效應(yīng)，從而利用二次旋渦電磁場(chǎng)的原理，準(zhǔn)確的獲取礦井水文地質(zhì)的有關(guān)信息，據(jù)此制定出可靠的水文地質(zhì)災(zāi)害處理措施。

2.2 井下三維電法分析

井下三維電法技術(shù)是在傳統(tǒng)的電法勘探技術(shù)上發(fā)展而來的，不僅可以將井道的一條剖面測(cè)出，而且能展示工作面底板巖層電性圖，并且能根據(jù)要求進(jìn)行任意角度切片，具有形象、直觀的特點(diǎn)。還有，三維電法克服了瞬變電磁法的不足之處，具備受干擾小，超前探測(cè)距離長(zhǎng)的有點(diǎn)，而且通過實(shí)踐證明，該技術(shù)具有很強(qiáng)的實(shí)用性、廣泛性和有效性，具備很高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

3 綜合物探技術(shù)的應(yīng)用

3.1 瞬變電磁法的應(yīng)用

在使用瞬變電磁法來進(jìn)行礦井水文地質(zhì)信息勘探時(shí)，應(yīng)先選擇好瞬變電磁儀的安裝位置，并根據(jù)探測(cè)目標(biāo)區(qū)域的實(shí)際情況將發(fā)射線圈和接收線圈放置于相近的位置，兩者距離不能超過十米，然后在進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)深度能達(dá)到一百米，在接通電流時(shí)，控制發(fā)射頻率在二十五赫茲，發(fā)射電流為十七安，時(shí)間窗口能設(shè)置則二十門左右，就可以對(duì)煤炭礦井富水區(qū)的信息進(jìn)行采集，礦井內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造往往與周圍介質(zhì)的電阻率有差異，通常寒武系灰?guī)r和煤系的電阻率要比周圍巖層的電阻率高，含水?dāng)鄬雍土严兜碾娮杪势?，并且，在斷層連接不同地層時(shí)，構(gòu)造內(nèi)部的特性也會(huì)有明顯的不同，了解該區(qū)域的不同深度電阻率，通過瞬變電磁法的工作原理，就可以了解探測(cè)區(qū)域的水文地質(zhì)特征，并作出科學(xué)合理的評(píng)價(jià)，根據(jù)探測(cè)信息制定可行的水文地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)對(duì)措施。

3.2 井下三維電法的應(yīng)用

井下三維電法指的是在電源電場(chǎng)理論上衍生出的探測(cè)方法，通過這種方法可以對(duì)煤層附近的低阻富水區(qū)進(jìn)行準(zhǔn)確的探測(cè)，在進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)，采用高密度電法儀的探測(cè)方法測(cè)量一圈工作面井道，從而對(duì)觀察到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到工作面底板視電阻值，也可以對(duì)三維成像進(jìn)行合理的解釋，例如，在某個(gè)礦井開采單位的勘測(cè)中，曾探測(cè)帶工作底板以下100米，就可以根據(jù)高度密度法進(jìn)行事先預(yù)測(cè)，查看地層狀況相符的視電阻率分布的三維數(shù)據(jù)，得出地質(zhì)規(guī)律和探測(cè)結(jié)果不相符，探測(cè)分辨率較低，所以在后續(xù)的工作中，應(yīng)重新建立數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)本區(qū)域的實(shí)際情況找到合適的綜合方法，從而保證煤礦礦井的安全性。

4 結(jié)束語

運(yùn)用科學(xué)合理的措施將物探技術(shù)應(yīng)用于煤礦礦井水文地質(zhì)探測(cè)中，可以提高礦井內(nèi)作業(yè)的效率，提高礦井施工安全性。在未來的煤礦礦井富水區(qū)相關(guān)的工作過程中，科學(xué)合理的使用綜合物探技術(shù)，有利于突出綜合物探技術(shù)的特色，增強(qiáng)煤礦礦井的水文地質(zhì)分析的實(shí)際作用，社會(huì)的發(fā)展越來越快，要想保證煤礦礦井生產(chǎn)安全和高效，就應(yīng)加強(qiáng)對(duì)礦區(qū)地質(zhì)的研究，明確煤礦地質(zhì)對(duì)于礦井開掘的影響，根據(jù)地質(zhì)探測(cè)結(jié)果，選擇合理的技術(shù)和工藝進(jìn)行開采，才能保證煤礦的安全，有效的、合理的、科學(xué)的對(duì)綜合物探技術(shù)的運(yùn)用，提高了我國(guó)勘探工作的效率，總而言之，科學(xué)的使用綜合物探技術(shù)，加快了我國(guó)煤礦礦井的發(fā)展速度，探測(cè)人員應(yīng)合理的使用瞬變電磁法和探地雷達(dá)法、井下三維電法進(jìn)行探測(cè)，保障地質(zhì)資料完整，擬定合理的方案，并通過鉆探施工進(jìn)行驗(yàn)證，證明綜合物探技術(shù)的準(zhǔn)確性與可行性。

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