物探技術在探測煤礦地質中的應用

＊張建強

（華陽新材料科技集團開元礦業(yè)有限責任公司 山西 045400）

引言

物探技術在我國煤礦地質探測過程中的應用范圍相對較廣，并在其中發(fā)揮著極為重要的作用和價值。在煤礦的實際開采過程中難免會遇到各種各樣的難以抗拒的自然災害或地質異常等狀況，不但對煤礦的開采效率造成不利影響，還會帶來極大的安全隱患和事故風險，進而威脅礦區(qū)作業(yè)者的生命安全。因此在煤礦地質探測過程中應對自身所使用的的探測技術進行不斷革新，以提升開采效率，降低開采風險。經調查發(fā)現，物探技術的有效應用可深入了解和掌握采煤層結構，從而為有效規(guī)避開采過程中地質災害的發(fā)生起到關鍵作用。進而提高煤礦開采的安全性及煤炭企業(yè)的經濟效益和社會效益，并為煤礦行業(yè)的發(fā)展起到積極推動作用。

1.物探技術在煤礦地質探測中的作用

煤炭產業(yè)作為我國國民經濟發(fā)展的支柱產業(yè)之一，此產業(yè)的發(fā)展與我國社會經濟的穩(wěn)定性存在一定的內在聯(lián)系。就現階段我國的能源資源發(fā)展現狀而言，在未來很長一段時間內，我國經濟及社會發(fā)展所需的主體能源依然將是煤炭能源，因此，保障煤炭資源的穩(wěn)定供應變得至關重要。目前我國煤礦資源的開采多以地下采煤的形式為主，但在開采條件和開采技術的雙重影響下，制約了我國煤炭開采技術機械化、自動化及智能化水平的發(fā)展，加之井下作用環(huán)境惡劣、開采深度不但增加以及開采量不斷增大，導致開采過程中安全事故的發(fā)生頻次呈逐漸上升趨勢，不但會影響煤炭企業(yè)的開采效率和開采質量，致使企業(yè)的經濟效益嚴重受損，還會威脅作業(yè)人員的生命安全。

在此背景下，在煤炭地質探測過程中引入了物探技術，以更加精準、高效的獲取采煤層的具體信息，從而為煤礦的安全開采保駕護航，并為其提供一系列重要的信息與技術支持，以順應煤炭行業(yè)發(fā)展趨勢與要求。隨著我國信息時代的極速發(fā)展，物探技術以其出色的優(yōu)勢在各種探測技術中脫穎而出，其中主要包括：（1）操作簡便；（2）施工簡易；（3）探測質量優(yōu)異等優(yōu)勢，使其在煤炭地質探測過程中得到了廣泛應用。與發(fā)達國家相比，我國的物探技術起步較晚，技術手段相對落后，但是隨著我國煤炭探測技術的不斷發(fā)展，物探技術已得到明顯提升，且在煤炭地質探測過程中發(fā)揮著至關重要的作用。物探技術中涵蓋了多種技術，主要包括：（1）電法勘探法；（2）地面高分辨三維地震勘探法；（3）地面高分辨二維地震勘探法等多種類型，在當前地質災害、水災害的防治過程中有效引入了多項物探技術，且應用效果良好。在使用物探技術探測煤礦地質時，首先要掌握煤礦區(qū)域的具體環(huán)境，并充分了解探測的具體要求和主要目的，從而選擇合適的探測方法，以實現最終探測目的。其次，開采前應將大型超千噸綜采設備進行妥善安裝，以便對開采過程中各類地質異常情況進行實時監(jiān)控，從而確保開采系統(tǒng)布局的科學性、合理性。

2.煤礦地質探測中可采用的物探方法與技術

雖然物探技術在煤礦地質探測過程中的應用已十分廣泛，但是在應用過程中存在著不同的應用方法與技術。因此，在實際探測過程中需要以實際探測需求以及煤礦地質的環(huán)境條件為依據科學選取相應的技術與方法，以最大限度的提高探測工作的精準度，從而降低開采過程中危險因素的存在概率。

(1)煤礦地質探測中應用的物探方法

近年來，我國物探技術已逐漸發(fā)展成熟，促使煤礦地質探測中的精準度得到有效提高。以探測空間為分類依據可將物探方法分為以下三種：①地面物探：此物探方法最為常見，其中包含四種方法，包括：A.地震勘探法地震勘探法；B.地震勘探法；C.重力勘探法；D.磁法勘探法等。②礦井物探：此物探方法主要涵蓋了以下幾種方法：A.地震法；B.磁法；C.電法；D.放射性法；E.紅外遙測法等。③測井物探：此物探方法中囊括了：A.磁測井；B.放射性測井；C.電法測井；D.超聲波測井等四種方法。在進行選擇時要以煤礦地質的實際情況為依據，以促使探測效果達到最佳狀態(tài)。

(2)煤礦地質探測中應用的物探技術

在煤炭自身物理特征的影響下，導致其導電性與巖土的導電性存在較大差異，因此，在實際探測過程中，為了在提高地質探測效率的同時節(jié)約探測成本，多以地電法探測為主。此物探技術可準確探測出煤礦地質區(qū)域內的資源區(qū)、巖土區(qū)以及采空區(qū)，從而為煤礦的安全開采提供技術保障。但若想在地質探測過程中將其中的斷層、水層等現象的存在情況進行明確探測，則需采用地震法進行探測，此物探技術可準確探測出其中的潛在危險因素，從而有助于煤礦開采工作的順利開展?，F階段在煤礦地質探測過程中常用的物探技術主要有以下幾種：

①高密度數字三維地震技術：該物探技術對小型煤礦地質的探測效果最優(yōu)，利用此物探技術可最大程度的提高探測結果的精準度，尤其是在斷層、陷落柱等方面。與傳統(tǒng)數字地震探測技術相比，數字三維技術的密度、分辨率以及覆蓋率更高，且應用價值和應用效果更優(yōu)。與此同時，對探測人員的專業(yè)技能提出了更高要求。

②三維地震疊前偏移處理技術：在多種因素的影響下，在一定程度上導致傳統(tǒng)三維地震成像技術的成像結果出現偏差，從而對煤礦綜合性評估與系統(tǒng)判斷產生不利影響。據研究發(fā)現，將疊前偏移技術與三維地震成像進行有效融合，不但有助于提高成像效果，避免因成像錯誤影響煤礦地質評估結果，還可以使構造邊界小陷落柱的具體情況準確無誤的顯示出來。

③屬性本解釋技術：此物探技術主要通過分析與提取地震波信號數據來掌握煤礦地質的地震剖面，并為煤礦地質環(huán)境做出高精度的解釋，應用效果優(yōu)異。此物探技術對后期信息處理的依賴度較高，在保證探測儀器足夠精密的情況下，后期數據分析效果將更加顯著。

④巖性反演資料解釋和處理技術：此物探技術不但有利于提高弱反射波的可檢性，還在一定程度上提高了地震剖面縱向分辨率，最大程度上深化了對煤層中含水層富水情況和瓦斯分布情況的了解和掌握。

上述技術在煤礦地質探測過程中得到了廣泛應用，且應用效果較為理想，但是由于煤礦地質環(huán)境的不同，使得在實際探測過程中應加強對煤礦周圍的地質環(huán)境勘察，分析其中可能存在的各種干擾因素，以便于選擇出探測效果最優(yōu)的物探技術，同時還可以選擇多個輔助探測技術，對煤礦地質進行全方位、深層次的探測，從而實現對煤礦地質的深入和精密了解，并制定出更加科學的、具有針對性的安全開采方案，從根源上解決煤礦地質生產的安全問題，促使物探技術的作用充分發(fā)揮，從而達到最佳探測效果。

3.物探技術在煤礦地質探測中的具體應用方法

(1)物探技術在煤礦地質開采中水災害防治中的應用

對于煤礦工程安全管理控制而言，開展水災害的防治工作變得尤為重要。物探技術在煤礦地質開采中防治水災害的應用較為廣泛且發(fā)揮著至關重要的作用，具體而言，主要體現在以下方面：①利用物探技術能夠準確探測出各類型礦井的水文和地質問題，包括：A.含水層的富水性；B.開采面底板的隔水層厚度；C.陷落柱的富水性等，且探測準確率已超過90%。若在探測過程中采用單一物探方法察覺出可能有含水層存在，那么應采用多種技術對其進行仔細勘察并確認，以便對具體開采方案進行及時調整，確保其更加具有針對性和科學性。②利用物探技術能夠分析和預測煤礦地質開采區(qū)域1前150m左右可能存在的含水構造，從而有利于對煤礦附近地質環(huán)境的宏觀把控，進而為煤礦開采工作的安全開展保駕護航。

(2)物探技術在煤礦地質災害防治中的應用

在煤礦開采過程中選擇合適的物探技術可有效規(guī)避地質災害的出現，同時也為相關應對措施的制定提供了重要的信息基礎。在煤礦開采工作中較為高發(fā)的安全事故分別為：礦井頂板與突水現象，一旦遭遇以上情況，則會對開采工作順利開展造成不利影響，嚴重情況下還會對礦井開采工作人員的生命財產安全帶來一定威脅。在煤礦開采前可采用先進的物探技術對開采區(qū)域地質情況進行探測，以便了解和掌握開采區(qū)域煤礦地質的具體情況。此外，在煤礦開采過程中應對開采區(qū)域的煤礦地質進行實時監(jiān)控，從而及時、準確的掌握開采區(qū)域地質結果，并以此為依據制定出針對性開采方案，促使開采效率和開采質量得到有效提升，并最大限度的保障礦井作業(yè)人員的生命安全。

4.結束語

經分析發(fā)現，物探技術在煤礦地質探測過程中的有效運用不但能夠準確探測出潛在的水層和斷層，還在一定程度上增加的煤礦開采工作的安全性和可靠性。隨著我國信息技術的快速發(fā)展，促使物探技術的探測精準度逐漸提高，在煤礦地質探測中如何有效發(fā)揮物探技術的作用，促使其在地質災害和水災害預防工作中實現最佳治理效果，對未來煤礦產業(yè)的發(fā)展起到至關重要的作用。在煤礦產業(yè)的未來發(fā)展道路上，物探技術的應用將更加廣泛，應用價值更加卓越，從根本上提高煤礦的開采效率和開采質量，并有效破除人身安全的威脅，促使煤礦開采工作擺脫“高危行業(yè)”的稱號。