物探技術(shù)在探測(cè)煤礦地質(zhì)中的應(yīng)用

郭小龍

(陽(yáng)泉新宇巖土工程有限責(zé)任公司，山西 陽(yáng)泉 045000)

引言

物探技術(shù)作為一項(xiàng)重要的地質(zhì)探測(cè)技術(shù)，在煤礦領(lǐng)域有著十分關(guān)鍵的作用和價(jià)值。在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，施工人員難免會(huì)遇到各種各樣的自然災(zāi)害及地質(zhì)異常問(wèn)題。傳統(tǒng)的采煤方法以及采煤作業(yè)形式不僅無(wú)法提高開(kāi)采效率，還存在較大的安全隱患，危害施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，必須要加強(qiáng)物探技術(shù)在煤礦地質(zhì)探測(cè)中的應(yīng)用，深入了解采煤層結(jié)構(gòu)，避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，提高煤炭企業(yè)的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

1 物探技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 物探技術(shù)發(fā)展

物理勘探技術(shù)在二十世紀(jì)中后期逐漸被采用，憑借自身優(yōu)勢(shì)大范圍的適用于礦井施工前期的勘測(cè)與解析工作。物理勘探技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展歷程相對(duì)較短，但近幾年發(fā)展速度逐漸提高，取得了良好的成績(jī)。物理勘探技術(shù)作為煤礦施工中必不可少的技術(shù)，能夠在一定程度上提高開(kāi)采過(guò)程的安全系數(shù)。

1.2 物探技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前常用的物理勘探方法主要有地震勘探、重力勘探、磁法勘探、電法勘探、瞬變電磁法勘探、超波技術(shù)以及核法勘探。大多數(shù)勘探技術(shù)被采用到礦井開(kāi)采和治理水害中。例如，在處理地質(zhì)水災(zāi)害期間經(jīng)常會(huì)采用到電法勘探技術(shù)和順便電磁法技術(shù)，在勘測(cè)地表以下地質(zhì)結(jié)構(gòu)期間往往會(huì)采用到地震勘探、超波技術(shù)和坑透技術(shù)。在此主要針對(duì)三維地震動(dòng)態(tài)解釋系統(tǒng)來(lái)對(duì)地震勘探技術(shù)在礦井開(kāi)采過(guò)程中的使用效果進(jìn)行說(shuō)明。

2 物探技術(shù)在礦井地質(zhì)探測(cè)中的作用

在對(duì)地表以下地質(zhì)結(jié)構(gòu)或者水文情況開(kāi)展勘探工作期間必須合理地采用勘探技術(shù)，以此來(lái)保證勘測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。通常情況下使用頻率較高的地質(zhì)勘探方法為電法勘探以及地面高分辨率三維地震勘探法和二維地震勘測(cè)技術(shù)。在開(kāi)展勘探工作期間必須要確定施工范圍內(nèi)特殊地質(zhì)結(jié)構(gòu)方位，然后架設(shè)勘探裝備對(duì)其具體的情況進(jìn)行勘測(cè)與分析。主要包含礦層分布與厚度、礦層走向、地下水文情況、瓦斯分布情況、熔漿分布情況、地質(zhì)構(gòu)造以及頂板的穩(wěn)固性等數(shù)據(jù)。針對(duì)特殊地質(zhì)區(qū)域要開(kāi)展有效的物理勘探，并以勘探結(jié)果為依據(jù)制定有效的開(kāi)采方案，以此來(lái)保證項(xiàng)目施工的有效開(kāi)展。

3 煤礦地質(zhì)探測(cè)方法和技術(shù)

3.1 物探方法

科學(xué)采用物探技術(shù)能夠有效降低礦井施工期間地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻率，同時(shí)減少后續(xù)各種異常事故的出現(xiàn)，確保開(kāi)采工作的順利開(kāi)展，進(jìn)而保證開(kāi)采單位的經(jīng)濟(jì)效益。因此，必須提升煤礦施工質(zhì)量，逐漸引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，保證礦井施工前期勘測(cè)工作的準(zhǔn)確性。從物理角度對(duì)探測(cè)技術(shù)歸類，探測(cè)技術(shù)分為地?zé)岱ā㈦姺?、放射位法、重力法、磁法以及地震法。從勘測(cè)位置對(duì)探測(cè)技術(shù)歸類，主要可分為礦井物探法、地面物探法以及測(cè)井法。礦井物探技術(shù)又可分為瞬變電磁法、槽波地震法、重力法、測(cè)氡法以及電阻率法；測(cè)井物探技術(shù)可分為電測(cè)井法、放射性測(cè)井法、磁測(cè)井法、聲波測(cè)井法以及熱測(cè)井法；地面物探技術(shù)主要分為重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地溫法勘探。

3.2 物探技術(shù)

在煤礦開(kāi)采期間應(yīng)用頻率較高的物探技術(shù)主要包含三維地震疊前偏移處理技術(shù)、巖性反演資料處理和解釋的勘探技術(shù)、屬性本解釋礦井物探技術(shù)以及高密度數(shù)字三維地震技術(shù)等。其中三位地震疊前偏移處理方法優(yōu)化了舊有物探技術(shù)中橫軸方向圖像精密度或者造影技術(shù)缺陷現(xiàn)象。通過(guò)此項(xiàng)技術(shù)能夠直觀的勘測(cè)到施工區(qū)域周邊巖層情況以及特殊地質(zhì)情況。巖性反演資料處理和解釋的勘探方法能夠改善縱軸方向圖像精密度，同時(shí)可以提升弱反射波的檢驗(yàn)?zāi)芰?，進(jìn)而通過(guò)勘測(cè)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)的把控施工區(qū)域內(nèi)礦層、水層及瓦斯等的位置與走向，確保后續(xù)礦井施工期間擁有數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。屬性本解釋礦井物探技術(shù)是一項(xiàng)地震性質(zhì)的勘測(cè)技術(shù)，其借助震動(dòng)、能量以及地震反射波頻率等方式來(lái)收集相關(guān)信息，然后對(duì)信息進(jìn)行處理，此方法勘測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度較高，能夠迅速的掌控小范圍內(nèi)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征。高密度數(shù)字三維地震方法擁有較高的圖像精密度，較高的密度和較為廣泛的籠罩范圍。通過(guò)此方法能夠勘測(cè)到半徑為十米的陷落柱，在勘測(cè)斷層水平面差距期間解析度超過(guò)二米，目前此項(xiàng)技術(shù)能夠勘測(cè)到的最大水平面差距為二點(diǎn)五米，此數(shù)據(jù)是經(jīng)過(guò)專業(yè)人員在地勢(shì)較為嚴(yán)峻的山體中實(shí)驗(yàn)得出的，以此說(shuō)明此項(xiàng)技術(shù)擁有較高的精確度。

4 物探技術(shù)在探測(cè)煤礦地質(zhì)中的應(yīng)用

4.1 在地質(zhì)災(zāi)害防治中的應(yīng)用

在煤礦開(kāi)采期間合理的選用物理勘探技術(shù)能夠在一定程度上防止地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)，同時(shí)也為制定解決措施建立了信息基礎(chǔ)。對(duì)礦井開(kāi)采工作而言，礦井頂板與突水現(xiàn)象是常見(jiàn)的安全事故，其在一定程度上阻礙了礦井開(kāi)采工作的進(jìn)行，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)威脅開(kāi)采工作者的生命安全。借助科學(xué)的物理勘探技術(shù)能夠在施工前期對(duì)施工區(qū)域開(kāi)展有效勘測(cè)，以此來(lái)掌握施工區(qū)域內(nèi)巖層、含水層、瓦斯層、巖性、斷層以及陷落柱等相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)而從大體上掌握施工區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造。在施工期間隨時(shí)借助物探技術(shù)對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行勘探，準(zhǔn)確的掌握施工位置的地質(zhì)結(jié)果，并以此為依據(jù)設(shè)計(jì)有效的施工方案，以此來(lái)提高施工效果和安全性能。

4.2 在煤礦水災(zāi)害防治中的應(yīng)用

煤礦施工前期，要應(yīng)用合理的勘探技術(shù)對(duì)施工區(qū)域開(kāi)展有效的勘測(cè)工作，準(zhǔn)確的掌握其地質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，以此來(lái)提高施工期間安全性。同時(shí)以勘測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，制定科學(xué)的防治水災(zāi)害的措施，減少施工期間異常情況出現(xiàn)，進(jìn)而節(jié)約開(kāi)采成本。如今，在開(kāi)展礦井水災(zāi)害的預(yù)防與治理工作期間，勘探技術(shù)通常體現(xiàn)在以下方面：(1)利用瞬變電磁法的超前預(yù)測(cè)功能，對(duì)施工區(qū)域內(nèi)的水文結(jié)構(gòu)開(kāi)展精準(zhǔn)的探測(cè)，進(jìn)而為后期煤礦開(kāi)采建立科學(xué)的信息依據(jù)。(2)準(zhǔn)確地勘測(cè)到各種水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的具體情況。例如，施工區(qū)域底板的隔水層深度、隱藏的導(dǎo)水通道以及陷落柱的含水量等信息。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，在煤礦地質(zhì)探測(cè)過(guò)程中使用物探技術(shù)可以了解其地質(zhì)成因。物探技術(shù)對(duì)地質(zhì)構(gòu)造的探明發(fā)揮重要作用，提高了礦井防治水工作的技術(shù)水平。通過(guò)相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，物探技術(shù)可以有效的探明煤礦含水情況、地質(zhì)情況，所以煤礦地質(zhì)部門(mén)應(yīng)該加強(qiáng)技術(shù)人員對(duì)物探技術(shù)的學(xué)習(xí)與培訓(xùn)，提高對(duì)物探的認(rèn)識(shí)，將物探技術(shù)應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中以保障煤礦的安全生產(chǎn)工作。