煤礦地質(zhì)異常體綜合探測技術(shù)應(yīng)用研究

王超偉

摘 要：在對礦井進行開采的過程中經(jīng)常會遇到一些地質(zhì)條件比較復(fù)雜的地區(qū)。想要對某地的地質(zhì)情況進行詳細(xì)的了解，以便日后工作能夠得到更好的開展，就需要對地質(zhì)勘探技術(shù)進行應(yīng)用，使其在生產(chǎn)過程中的安全能夠得到充分的保障，以此來實現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟目標(biāo)。煤礦勘探技術(shù)有著豐富多樣的類型，并且針對條件不同的范圍和環(huán)境能夠應(yīng)用不同的技術(shù)。在進行勘探工作的過程中需要與實際情況相結(jié)合，靈活地對其進行運用，以此來實現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)。本文對煤礦地質(zhì)異常體綜合探測技術(shù)應(yīng)用進行了研究分析，并提出了相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：煤礦地質(zhì);異常體;綜合探究;技術(shù)應(yīng)用

0 引言

所謂的地質(zhì)異常體指的就是在組成物質(zhì)、構(gòu)造結(jié)構(gòu)以及序次成因方面較周圍環(huán)境的地質(zhì)體以及地質(zhì)體的組合方面有著顯著的差異，斷層、空洞、斷裂帶等都屬于這類特殊的地質(zhì)。煤層的連續(xù)性會受到來自異常體的較大的影響，以至于無法對開采過程中的安全進行有效的保障，會導(dǎo)致事故發(fā)生的概率得到明顯的增加。

1 煤礦采空區(qū)的識別特征

1.1 分析采空區(qū)的地質(zhì)特征

煤礦開采工程的作業(yè)受到采空區(qū)的影響在安全方面無法得到有效的保障，同時還會在穩(wěn)定性方面威脅到地面的工程結(jié)構(gòu)物以及建筑物的穩(wěn)定性。所以，在對采空區(qū)開展地質(zhì)勘察的工作中，首先應(yīng)該要全方位地了解采空區(qū)的開采條件、巖層特征等，另外，還要從不同的狀態(tài)等方面針對采空區(qū)做到及時的查清，這些問題有著十分重要的作用[1]。

1.2 分析采空區(qū)地震特征

對煤層進行大量的開采，會使一部分煤柱殘留，就是所謂的采空區(qū)，在對連續(xù)的煤層反射波進行獲取的過程中，想要通過三維地震勘探技術(shù)來實現(xiàn)是十分困難的，以此作為基礎(chǔ)依據(jù)來對地震時間進行剖析。主要有以下三個特征體現(xiàn)于時間剖面上：（1）逐漸弱化的煤層反射波，在采空區(qū)的臨界處，會有不同的頻率出現(xiàn)于其反射波同相軸，并且會有不同的產(chǎn)狀，在采空區(qū)內(nèi)部，其反射波同向軸呈現(xiàn)蠕蟲狀;（2）在對房柱式進行開采的過程中，受到煤層反射波弱化的影響，較大的頻率變化以及產(chǎn)狀變化會出現(xiàn)于同相，較周圍非采空區(qū)的反射波來說有著較大的差距，逐漸增強的趨勢是處于煤層反射波下部位置的層位反射波在同相軸方面呈現(xiàn)出的現(xiàn)象，并且在頻率以及產(chǎn)狀方面也會有不同的表現(xiàn)，分析整張剖面，較強的反射波在無采空區(qū)地段，但是在其下覆層位反射波卻比較弱，而且，完全相反的情況是反射波在有采空區(qū)的地段煤層所呈現(xiàn)出來的，導(dǎo)致明顯的反差出現(xiàn)于兩者之間的數(shù)據(jù)中;（3）如果煤層完全采空了，現(xiàn)場如果發(fā)現(xiàn)少量煤柱殘留下來，在地震時間剖面上的反射波上將無法得到呈現(xiàn)[2]。

2 對陷落柱的特征進行識別

2.1 對陷落柱的地質(zhì)特征進行分析

由于長期受到地下水的侵蝕下伏易溶巖層產(chǎn)生了大量的空洞，這就是煤礦當(dāng)中的陷落柱，這種情況對上覆巖層的穩(wěn)定性造成了極大的影響，桶裝柱體結(jié)構(gòu)的形成是由于溶蝕空間受到上覆巖層的塌陷與冒落導(dǎo)致的。

2.2 陷落柱地震特征分析

陷落柱與圍巖之間的主要差別是陷落柱探測的物性基礎(chǔ)的差異。對地震時間剖面進行具體的分析，發(fā)現(xiàn)陷落柱主要對以下幾點進行了涵蓋：（1）中斷的反射波組或是弱化的能量，其中陷落柱的邊界就是其斷點位置或使其能量發(fā)生改變的位置;（2）產(chǎn)狀突變或扭曲是反射波同向軸所呈現(xiàn)出來的現(xiàn)象;（3）分叉合并以及圈閉現(xiàn)象是反射波同向軸所呈現(xiàn)出來的現(xiàn)象。陷落柱的內(nèi)邊界就是其分叉與合并點的位置;（4）相位轉(zhuǎn)換是反射波所呈現(xiàn)的現(xiàn)象，當(dāng)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象產(chǎn)生于極性中，陷落柱的邊界就是其反轉(zhuǎn)的起始點;（5）從疊加時間的剖面上的斷陷點繞射波或延遲繞射波出現(xiàn)的時間，就是陷落柱的時間邊界;（6）陷落柱的方差邊界指的就是對反射波立方體內(nèi)的差異通過進一步放大，并用深色進行顯示;（7）陷落柱的瞬時邊界指的就是，分叉合并、分叉轉(zhuǎn)換以及圈閉現(xiàn)象出現(xiàn)于逐漸弱化的連續(xù)性的反射波內(nèi)，其消失或者中斷的現(xiàn)象在反射波能量信號中產(chǎn)生的時間[3]。

3 巖漿巖侵蝕的識別特征

3.1 分析巖漿巖的地質(zhì)特征

巖漿巖是由于受到冷凝導(dǎo)致巖漿形成巖石結(jié)構(gòu)物，其具有能夠?qū)淠h(huán)境以及殘留物的形成過程中的特征痕跡進行反映的能力。無論巖漿巖最后會流向哪里，都不會完全與周圍的巖層融為一體，不同的成分性質(zhì)，導(dǎo)致了其有著較為明顯的分界。侵入巖是由于地幔上的巖漿或者地殼深處的巖漿通過對固定通道的順沿最終上升至地殼所形成的[4]。來自化學(xué)以及物理條件方面的變化，巖漿在化學(xué)、礦物以方面的成分也會產(chǎn)生相應(yīng)的變化，同時其自身的性質(zhì)也會產(chǎn)生改變，所以巖漿巖形成于自然環(huán)境中，會導(dǎo)致其自身具備的特點更加復(fù)雜多樣化，沒有一個方面是不會產(chǎn)生變化的。

3.2 巖漿巖地震特征分析

產(chǎn)生于礦坑內(nèi)局部煤層受到巖漿巖侵蝕極易造成缺失或損壞的現(xiàn)象，顯示或弱化的現(xiàn)象出現(xiàn)于煤層反射波同向軸的時間，就是地震時間剖面的主要體現(xiàn)，條狀帶的分布可以從平面上觀察到。由于煤層沖刷帶的差距巖漿巖體的頂面形成的反射波幅度較強。

4 識別火燒區(qū)的特征

4.1 分析火燒區(qū)地質(zhì)特征

開始燃煤后，高溫對巖石的炙烤使巖層會出現(xiàn)變質(zhì)，并且燒變巖層在顏色上會出現(xiàn)赭石色、淺紅色以及淺黃色的改變。地表巖層中出現(xiàn)裂隙度增大的現(xiàn)象，土的質(zhì)地變得更加松軟，導(dǎo)致大片潮濕土的出現(xiàn)，并且其所形成的外殼又硬又薄，大多呈現(xiàn)棕紅色，并且在氣味上與硫化氫類似，這就是地下部分化學(xué)變化的體現(xiàn)，是由于熱氣持續(xù)推動氣體上升，最終到達地表所導(dǎo)致的。當(dāng)赤鐵礦、黃鐵礦等成分產(chǎn)生于頂板與地板圍巖之中的時候，由于高溫的炙烤，會對其物理化學(xué)的性質(zhì)進行改變，導(dǎo)致導(dǎo)電差的產(chǎn)生、高電阻氧化物的產(chǎn)生，受到磁性物質(zhì)產(chǎn)生與高溫的分解過程中[5]。

4.2 分析火燒區(qū)地震特征

開始燃煤后，下部圍巖會受到高溫炙烤，根本性地改變了其物理特性，受其影響，會對巖層的層狀特征造成嚴(yán)重的破壞，最后使縫隙擴大，最終巖層破碎。煤層的物理化學(xué)性質(zhì)受到此類情況會出現(xiàn)較大的變化，弱化或消失的煤層反射波、凌亂的反射現(xiàn)象以及連續(xù)性明顯變化在同相軸上的呈現(xiàn)，都是其在地震反射波上產(chǎn)生的反映。無明顯成層性的反射是其總體的體現(xiàn)。

5 綜合探測技術(shù)

5.1 將瞬變電磁法應(yīng)用在探測工作中

將該方法應(yīng)用于在探測工作中，優(yōu)點在于能夠使探測工作更加便捷靈活、使探測工作的效率得到了提升，此外，對于異常體的敏感度較強。所以，這種方法在實際工作中得到了普遍的應(yīng)用。這種方法在地面瞬變電磁的基礎(chǔ)上進行了不斷的完善與改進，才能夠得以應(yīng)用。在對二次場的測量中應(yīng)用此技術(shù)，可以對不同深度的地質(zhì)特征進行獲取。如果有異常體出現(xiàn)于探測環(huán)節(jié)，就需要對其大小與位置先進行確定。利用小線圈來進行發(fā)射和接收是該項技術(shù)的主要應(yīng)用，通過對這個原理的應(yīng)用，不論多么復(fù)雜的工作環(huán)境都能夠?qū)ζ溥M行很好的應(yīng)用，例如探測巷道上下前后方是否存在異常體。

5.2 在異常體探測工作中應(yīng)用炸藥法地震探測技術(shù)

從布局方面來說，巷道內(nèi)部的地震探測系統(tǒng)與地面探測系統(tǒng)有著共同性，兩者之間的差別在于前者空間較狹隘，通常在巷道的側(cè)面對檢波器進行設(shè)置，在掌子面產(chǎn)生炸藥震源。反射界面遇到地震波會導(dǎo)致其產(chǎn)生反射波，相關(guān)信息會被設(shè)置于巷道的檢測設(shè)備所接收。并且由于巷道有著尤為特殊的環(huán)境條件，想要使表層的干擾得到減少就可以在次環(huán)境下進行激發(fā)。地震波高頻與能量衰減的現(xiàn)象會由于靠近目標(biāo)物體而進行減少，以此來確保所獲得的結(jié)果更加精確。

5.3 在異常體探測工作中應(yīng)用隨掘地震探測技術(shù)

與一般性反射方法相比該方法有所不同，在開展巖石的掘進以及切割工作時借助了對設(shè)備的應(yīng)用，在掘進與切割的過程中所產(chǎn)生的波動就是震源。一般在巷道后方設(shè)置檢波器，使其能夠?qū)φ谱用媲胺降姆瓷洳ㄟM行有效的接收。與一般性反射方法相比，在實際工作中對此方法的應(yīng)用，能夠使異常體探測工作的有效性得到提升，還能夠?qū)ζ浒踩赃M行保障，也不會影響到正常的施工，除此之外，還能夠在時間上進行提升。

5.4 在異常體探測工作中應(yīng)用微動探測技術(shù)

該方法主要是對專用的檢波設(shè)備進行了應(yīng)用，在對天然微動信號的獲取過程中對特有的觀測臺陣進行了借助，然后通過處理、分析數(shù)據(jù)，提取波面信號等工作來對橫波的結(jié)構(gòu)進行獲取，利用反演的形式來獲得結(jié)果，以此來對地質(zhì)構(gòu)造進行探測。想要在大小以及具體位置方面對異常體進行確定，可以通過對微動探測技術(shù)的應(yīng)用來實現(xiàn)，還能夠?qū)Ξ惓ｓw的發(fā)育情況進行研究，分析其是否會影響工作的進展。

6 結(jié)語

在對煤炭進行開采的過程中，如果不能準(zhǔn)確地對地質(zhì)條件進行分析，就會導(dǎo)致后期工作的安全性無法得到保障。地質(zhì)異常體的存在會嚴(yán)重地威脅到正常工作的開展，加大其風(fēng)險度。在對地質(zhì)異常體進行探測的過程中，需要與異常體的特征相結(jié)合，在對方法進行選擇的時候要具有針對性，以此來保障探測結(jié)果的精確性，從而使后期工作的開展能夠更加安全可靠。

參考文獻：

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[4]銀躍華.礦井工作面地質(zhì)異常綜合探測技術(shù)應(yīng)用[J].中國煤炭地質(zhì)，2013（23）.

[5]劉洋.綜合物探技術(shù)在煤炭礦井水文地址中的應(yīng)用研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（72）.