綜合物探技術(shù)在煤炭礦井水文地質(zhì)中的應(yīng)用研究

劉洋

摘 要：在煤炭礦井生產(chǎn)中，對礦井水源、水量及涌水通道等礦井水文地質(zhì)信息進行有效探明，一直是礦井生產(chǎn)安全管理的重中之重。但礦井水文地質(zhì)條件所獨有的隱蔽性與區(qū)域性，使得很難通過一般手段對其進行準(zhǔn)確勘明。因此，通過綜合物探技術(shù)對礦井水文地質(zhì)情況進行勘測便具有重要的現(xiàn)實意義。文章重點針對瞬變電磁法和探地雷達法結(jié)合物探專業(yè)技術(shù)在煤炭礦井水文地質(zhì)中綜合應(yīng)用進行了分析，以期為提高礦井內(nèi)偵查工作提供有利保證。

關(guān)鍵詞：水文地質(zhì)；勘探；綜合研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.064

0 引言

礦井內(nèi)作業(yè)是存在一定危險系數(shù)的，為了減少其各類事故的發(fā)生率，保證各項程序的順利安全進行，就要合理運用綜合物探技術(shù)，加強對煤炭礦井水文地質(zhì)的專業(yè)技術(shù)分析，使其應(yīng)用到更加廣泛的領(lǐng)域。物探技術(shù)在使用中存在非常多的優(yōu)點，比如其探測精準(zhǔn)度高、環(huán)境適應(yīng)能力強等，為物理勘探技術(shù)提供了積極的促進作用，為社會的進一步發(fā)展起到了良好的推動作用。因此，依據(jù)煤礦水文地質(zhì)的根本性的要求，不僅可保證結(jié)果的有效性還可以取得礦井踩空積水的更多信息，為勘探技術(shù)提供更多的數(shù)據(jù)。

1 物探技術(shù)在煤礦礦井水文地質(zhì)中的應(yīng)用

1.1 瞬變電磁法的應(yīng)用

1.1.1 原理分析

瞬變電磁法本質(zhì)上屬于時間域電磁法，其是在不接地回線或接地導(dǎo)線中通入脈沖電流充當(dāng)場源，以激勵探測目標(biāo)感生二次電流，并通過對二次場隨時間變化的探測，實現(xiàn)對目標(biāo)物相關(guān)情況的探明。其相較于其他電法勘測技術(shù)，具備響應(yīng)形態(tài)簡單、體積效應(yīng)小、分層能力強、穿透性好等諸多優(yōu)點，同時還能夠同步完成剖面測量與測深工作，有利于實現(xiàn)礦井水文地質(zhì)情況的高效、精準(zhǔn)測定。

1.1.2 應(yīng)用

井田內(nèi)構(gòu)造地質(zhì)體往往與其周圍介質(zhì)的電阻率有差異，一般寒武系灰?guī)r和煤系的電阻率要高于其周圍巖層，而含水?dāng)鄬雍土严兜碾娮杪势?。同時，斷層溝通不同地層時，其構(gòu)造內(nèi)部的破碎物的特性也會存在明顯差異，包括透水性與富水性。一般情況下，灰?guī)r、砂巖地層中的斷層破碎帶電阻率偏低，而其富水性較好，在泥巖和砂質(zhì)泥巖中則恰恰相反。這正是瞬變電磁法勘測地層裂隙與含水層富水性的主要依據(jù)。

1.2 探地雷達法的應(yīng)用

探地雷達法的主要操作方法也就是反射剖面法，其方法選用SIR-3000地質(zhì)雷達儀，對煤礦礦井內(nèi)測量區(qū)域進行數(shù)據(jù)采集。我們可以根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)進行合理的科學(xué)的分析討論，制作出專業(yè)的剖面圖，該類剖面圖能偶對礦井水文地質(zhì)遇到的災(zāi)害進行有效的、科學(xué)的精準(zhǔn)估算。根據(jù)實際情況可以推斷出：一般情況下，探地雷達法其勘測深度一般保持在1.5米以上時，就會產(chǎn)生較為明顯的反射同相軸現(xiàn)象；而處于1.5米以下時，就不會產(chǎn)生煤炭地下分層現(xiàn)象；在探測深度保持在6米上下波動范圍之內(nèi)時，則會出現(xiàn)比較復(fù)雜的反射同相軸。所以，根據(jù)上文描述，在0米到6米的區(qū)域內(nèi)時，地下煤層是比較穩(wěn)定的。但是在小于6米的區(qū)域內(nèi)的煤層，反射同相軸較為復(fù)雜難辨，那就肯定會有采空區(qū)的出現(xiàn)，這就意味著容易發(fā)生煤層坍塌的現(xiàn)象。結(jié)合物探技術(shù)的綜合成果，可以制作出科學(xué)合理的剖面圖，這樣大大方便了技術(shù)人員的操作，準(zhǔn)確的找到煤礦礦井采空區(qū)的區(qū)域范圍，這樣提高了技術(shù)人員的工作效率。

根據(jù)綜合物探技術(shù)找到采空區(qū)的大體區(qū)域范圍時，需要注意以下幾點內(nèi)容：一旦檢測區(qū)域內(nèi)存在采礦區(qū)時，電阻率在剖面圖中的等值線就會出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，我們就可以根據(jù)電阻率所出現(xiàn)的變化，對檢測區(qū)域內(nèi)積水進行推測；依照綜合物探技術(shù)現(xiàn)狀來看，我們不難判斷出電阻率剖面圖等值線也相對比較平緩，因此可以推測出該區(qū)域范圍內(nèi)的水文地質(zhì)較為良好，不會出現(xiàn)積水存在的可能性。此外，我們要科學(xué)的應(yīng)用綜合物探技術(shù)，只有這樣才能夠保證地質(zhì)材料的完整性。該技術(shù)不但能夠及時的推測出采礦區(qū)域內(nèi)坍塌和積水區(qū)，還能夠綜合評價地質(zhì)材料的科學(xué)性，使其能夠更為完善。

1.3 綜合物探解釋、地質(zhì)資料正確性驗證方面的應(yīng)用

為了使專業(yè)技術(shù)人員能快速合理的確定對煤礦礦區(qū)采空區(qū)的大概位置，要根據(jù)綜合物探技術(shù)，形成科學(xué)的視電阻率剖面圖來確定。

1.4 井下三維電法勘探

這中方法指的是在點電源電場理論的基礎(chǔ)上而衍生出的一種勘探方法，這種方法可以對煤層附近的低阻富水區(qū)進行科學(xué)的合理的預(yù)測，在實際的操作中采用高密度電法儀的探測方法測量一圈工作面巷道，從而從觀察到的具體數(shù)據(jù)中計算工作面底板視電阻值，同時也可以對三維成像進行合理的解釋。例如，山東省某個煤礦開采單位的勘探中，曾探測帶工作底板以下280m，那么就可以根據(jù)高度密度法先做一個事先的預(yù)測，然后查看地層狀結(jié)構(gòu)相符的視電阻率分布而產(chǎn)生的三維數(shù)據(jù)，從而得出，地質(zhì)規(guī)律與探測結(jié)果不相符，也使得取得的探測分辨率比較低，所以在后續(xù)的工作中，要重新建立數(shù)學(xué)模型，再根據(jù)本區(qū)域的實際情況找到合適的綜合物理方法，這樣才能更好的促進煤礦礦井下的工作能夠安全進行。

2 工程實例

2.1 省某煤礦TEM法勘查

從圖1可看出，1940，2140，

從上圖中，我們不難看出，斷層下降盤附近出現(xiàn)了較為明顯的低阻異常，因此，我們能偶判斷出斷層裂隙帶形成的富水區(qū)。通過本次龔恒實際勘探情況來看，可以依照現(xiàn)有所掌握的水文看產(chǎn)相關(guān)材料，我們可以推測出該區(qū)內(nèi)石炭系上統(tǒng)灰?guī)r與奧陶系頂界下50m灰?guī)r的富水異常區(qū)，還可以解釋說明斷層所包含的含水量與導(dǎo)水性能的大小，并且指出了富水異常區(qū)，以及對勘測區(qū)域內(nèi)斷裂結(jié)構(gòu)導(dǎo)水性進行合理的評估。

2.2 兗礦集團某煤礦地面電法勘探

圖2為用田10鉆孔資料對測區(qū)T164線CSAMT法反演電阻率斷面圖，由圖可見，斷面縱向由淺至深總體表現(xiàn)為4個明顯的電性層。

3 結(jié)語

總而言之，采取有效的措施實際應(yīng)用在煤炭礦井水文地質(zhì)勘探工作中，不僅能夠提升礦井內(nèi)勘測工作效率，還能夠?qū)⒕C合物理勘探技術(shù)進行更為深遠的推廣。在社會發(fā)展越來越快的進程中，在礦井事業(yè)發(fā)展的越來越火熱中，科學(xué)的、有效的、合理的對綜合物探技術(shù)的使用，大大提高了其勘探工作的效率，業(yè)績明顯提高，增強礦井水文地質(zhì)的應(yīng)用效果。在上文中主要通過探地雷達法與瞬變電磁法的綜合物探方式，勘測獲取勘測區(qū)富水區(qū)位置、產(chǎn)狀、形態(tài)、特性等參數(shù)，并通過鉆探施工進行實驗驗證，進一步證實了綜合物探技術(shù)的可行性與準(zhǔn)確性。

參考文獻：

[1]程建遠，石顯新.中國煤炭物探技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].地球物理學(xué)進展，2013（03）：70-71.

[2]曹清章，趙民.綜合物探方法在煤礦水文地質(zhì)勘查中的應(yīng)用[J].中國煤炭地質(zhì)，2016（08）：134-135.

[3]李萬欽.煤礦地質(zhì)災(zāi)害的綜合物探技術(shù)及其應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2014（05）：39-40.

[4]李敬宇.綜合物探技術(shù)在煤炭礦井水文地質(zhì)中的應(yīng)用研究[J].山西建筑，2016（29）：53-54.

[5]陳明趙鐠陳雁金志微李本軍.煤炭水文地質(zhì)及綜合物探新技術(shù)與應(yīng)用交流會舉辦[N].中煤地質(zhì)報，2012（09）：21001.

[6]劉志新，劉樹才，于景邨.綜合礦井物探技術(shù)在探測陷落柱中的應(yīng)用[J].物探與化探，2011（02）：212-215.

[7]段獻軍，毛大鵬，趙炳霖.綜合物探技術(shù)在水文地質(zhì)勘探中的應(yīng)用分析[J].中州煤炭，2013（04）：20-22.

[8]樊莽，高偉華.綜合物探技術(shù)探測煤礦采空區(qū)及富水性的應(yīng)用實踐[J].科技與企業(yè)，2015（18）：105.