基于綜合物探技術(shù)的礦山采空區(qū)精確探測效果分析

李 岳

（山東省煤田地質(zhì)局第二勘探隊(duì)，山東 濟(jì)寧 272000）

礦山采空區(qū)為誘發(fā)重特大事故的重要因素，易引發(fā)透水、坍塌、冒頂片幫等多種形式的災(zāi)害，往往造成大量的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。礦山采空區(qū)事故隱患治理一旦不及時，部分礦山企業(yè)忽視采空區(qū)治理，特別是歷史遺留采空區(qū)得不到及時處理，會嚴(yán)重威脅礦山安全生產(chǎn)。由于礦山采空區(qū)安全問題已經(jīng)成為影響一些地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會和諧的重要因素。

因此，本文基于綜合物探技術(shù)的礦山采空區(qū)精確探測效果分析。綜合物探技術(shù)的本質(zhì)就是將各類物探技術(shù)進(jìn)行針對性的優(yōu)化，鑒于各類物探技術(shù)基本上是互補(bǔ)的，可以將優(yōu)化后的各類物探技術(shù)有效融合。主要依據(jù)不同的氣象、地下水監(jiān)測、鉆孔位移計(jì)監(jiān)測等對礦山采空區(qū)構(gòu)造進(jìn)行勘測。運(yùn)用電子信息設(shè)備采集反饋數(shù)據(jù)，結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，對礦山采空區(qū)精確探測效果進(jìn)行分析及評價。

1 基于綜合物探技術(shù)的礦山采空區(qū)精確探測效果分析

考慮到影響礦山采空區(qū)穩(wěn)定的因素主要包括地下水及巖體劣化，因此，基于綜合物探技術(shù)對礦山采空區(qū)的水文及地質(zhì)進(jìn)行精確探測，并對探測效果進(jìn)行分析[1]。

1.1 綜合物探技術(shù)在礦山采空區(qū)的探測過程

礦山采空區(qū)的水文探測是運(yùn)用綜合物探技術(shù)發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的技術(shù)。以水質(zhì)的導(dǎo)電性為原理的自然電場法，金屬礦體的自然電場，主要與一定水文地質(zhì)條件下的氧化還原作用有關(guān)。石墨化片巖和碳質(zhì)頁巖容易產(chǎn)生類似的自然電位異常滲水帶也會由于巖石顆粒吸附負(fù)離子而形成自然電位異常。自然電場法在尋找金屬礦、煤以及在水文地質(zhì)、地下熱源工作中都有一定的應(yīng)用。它的優(yōu)點(diǎn)是不需要供電電源、工作速度快、成本低、探測精準(zhǔn)，可以有效防止礦山采空區(qū)事故頻繁發(fā)生。

礦山采空區(qū)的地質(zhì)探測主要運(yùn)用電磁法，礦山開采過程中坑道涌水嚴(yán)重威脅著礦山財(cái)產(chǎn)和人身安全。礦山水文地質(zhì)調(diào)查是礦山地質(zhì)勘探工作中的一項(xiàng)重要地質(zhì)任務(wù)，瞬變電磁測深是目前礦山水文地質(zhì)調(diào)查的主要方法。大多礦山水文地質(zhì)調(diào)查的任務(wù)是查明區(qū)內(nèi)工業(yè)礦山圍巖的賦水性、主要斷層的含水及導(dǎo)水性等問題。一些礦山淺部電阻率相對較低，電磁法應(yīng)用難度相應(yīng)較大。礦山地表大多較為復(fù)雜，河流和地表建筑嚴(yán)重地影響中心回線裝置瞬變電磁方法正常施工，采用內(nèi)回線測量方法可以降低地表復(fù)雜環(huán)境影響。瞬變電磁法可以對礦山采空區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)全面掌握，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行定性分析，從而對災(zāi)害進(jìn)行有效預(yù)防。

基于綜合物探技術(shù)的將傳統(tǒng)的自然電場法及電磁法進(jìn)行針對性的優(yōu)化，并對優(yōu)化后的物探技術(shù)有效融合。基于綜合物探技術(shù)的礦山采空區(qū)精確探測是危機(jī)礦山勘查研究的新技術(shù)，主要用于礦產(chǎn)資源和地下水資源的探測。通過陣列天然場與人工場相結(jié)合的大探測深度綜合物探技術(shù)具體探測流程，指的就是在同一時間各點(diǎn)同步測量，計(jì)算機(jī)同步錄入各點(diǎn)測量數(shù)據(jù)，整個過程均由計(jì)算機(jī)控制。這種排列既可對較大范圍空間實(shí)現(xiàn)密集覆蓋，又易于確立參照系，進(jìn)行擬連續(xù)追索對比和精密發(fā)現(xiàn)突變現(xiàn)象和探測目標(biāo)，保障在陣列所及的觀測點(diǎn)上同一時刻高質(zhì)量地采集各測點(diǎn)數(shù)據(jù)。

1.2 綜合物探技術(shù)的礦山采空區(qū)精確探測效果分析

由于綜合物探技術(shù)可以利用連續(xù)加密測點(diǎn)的資料從而獲得連續(xù)的地質(zhì)界面，因此在一個周期內(nèi)，有信號的時間比上沒信號的時間所得的比例就是占空比。綜合物探技術(shù)的占空比一般是1：1。綜合物探技術(shù)精確探測的范圍主要取決于發(fā)射電流和發(fā)射線框面積，目前探測深度基本在2000m以內(nèi)。為證明綜合物探技術(shù)在礦山采空區(qū)探測中的優(yōu)勢，以礦山采空區(qū)DK28+675和DK29+650為測試點(diǎn)，通過色譜圖表示地勢高低，測試DK28+675和DK29+650的地下出水情況，并對探測效果進(jìn)行分析。

測試結(jié)果如圖1、圖2所示。

根據(jù)圖1、圖2可明顯看出，綜合物探技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對礦山采空區(qū)的精準(zhǔn)探測。不但可以測試出高風(fēng)險地段，還可以根據(jù)承壓水沒出地面的情況探測出塌方變形區(qū)。而傳統(tǒng)的探測方法只能通過承壓水的狀態(tài)判斷高風(fēng)險區(qū)域。

圖1 綜合物探技術(shù)在礦山采空區(qū)探測效果

圖2 傳統(tǒng)探測方法在礦山采空區(qū)探測效果

2 結(jié)語

綜上所述，礦山采空區(qū)的精確探測需要綜合物探技術(shù)體系來支撐，通過綜合物探技術(shù)與傳統(tǒng)探測方法的對比實(shí)驗(yàn)，對礦山采空區(qū)探測過程及效果分析，明確了綜合物探技術(shù)的優(yōu)勢。實(shí)現(xiàn)礦山采空區(qū)的精確探測是未來礦山采空區(qū)發(fā)展的重要方向，也是減少礦山地質(zhì)災(zāi)害的重要手段。