煤礦水害防治井下物探技術(shù)的選擇與應(yīng)用

徐冠男

中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司 陜西 西安 710000

一、礦井水防治面臨的主要問(wèn)題

根據(jù)災(zāi)難性水源的特征,對(duì)開(kāi)采過(guò)程中水害形成的原因進(jìn)行分析,可以發(fā)現(xiàn)造成該問(wèn)題的主要原因是：水流類型很多,供水量大,預(yù)防困難等因素。對(duì)其進(jìn)行具體的分析之后,對(duì)存在問(wèn)題進(jìn)行分析,具體如下。

首先,隨著煤礦開(kāi)采程度的不斷提高,開(kāi)采壓力的增加,一些礦井繼續(xù)向深處擴(kuò)展,導(dǎo)致巖石爆炸的出現(xiàn)等問(wèn)題,以及創(chuàng)建防止鉆探地下水的項(xiàng)目等問(wèn)題,這些問(wèn)題的存在要求對(duì)礦井進(jìn)行深層次開(kāi)采。

第二,我國(guó)人口眾多,對(duì)資源的需求很大。隨著時(shí)間的流逝,我國(guó)的煤炭資源開(kāi)始減少,一些礦山開(kāi)始加深其挖掘范圍,在某些地區(qū),不可滲透層相對(duì)較薄,這導(dǎo)致來(lái)自深層的水流量系數(shù)增加,水害威脅不斷增加,防止和開(kāi)采煤礦中的水的任務(wù)極具挑戰(zhàn)性。

第三,我國(guó)在1980年實(shí)施了快速的水利政策,這導(dǎo)致全國(guó)大部分地區(qū)都出現(xiàn)了小型的非法燃煤爐,與此同時(shí),高速采礦和跨境采礦導(dǎo)致了很多缺水問(wèn)題。同時(shí),小型煤爐經(jīng)常在開(kāi)采過(guò)程中改變這一主要現(xiàn)象,這可能會(huì)影響采空區(qū)中水的積累。

二、防止煤礦給水帶來(lái)危害的技術(shù)

面對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)問(wèn)題,我國(guó)必須采取科學(xué)技術(shù)手段。為了實(shí)現(xiàn)水害的防治,必須使用合理的技術(shù)方法。地球物理方法是最直接,最常用和最快的方法之一,不同的地球物理方法適用于不同地質(zhì)之中。科學(xué)合理地運(yùn)用地球物理方法可以有效地發(fā)現(xiàn)煤礦采礦過(guò)程中的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和水傳導(dǎo)問(wèn)題。

(一)地下煤礦常用的物探與分類方法。物探是我國(guó)最受歡迎的方法之一。其利用巖層,礦石等中的物理差異,再使用工具發(fā)現(xiàn)它們,最后通過(guò)分析,可以獲得地質(zhì)結(jié)構(gòu)。物探方法主要分為地震勘探,電氣勘探,重力鉆井,磁勘探和放射性。

(二)道路鉆探過(guò)程中先進(jìn)的物探方法的選擇。通常將物探和鉆探結(jié)合起來(lái)以實(shí)現(xiàn)水害防治。其中,常用的物探方法有：直流電,直流電檢測(cè)法,該檢測(cè)方法主要應(yīng)用于直線。當(dāng)發(fā)現(xiàn)發(fā)生在彎頭之前時(shí),瞬變電磁法可用于停滯區(qū)域和隱藏的輸水,這從不同的角度進(jìn)行勘探以獲得更多信息,該技術(shù)可以清理開(kāi)挖的道路,還可以檢測(cè)隱藏的含水結(jié)構(gòu)異常情況,例如存在含水缺陷,潛在的水流通道和地下水蓄水池對(duì)水的豐富度,漏水井區(qū)域的位置等進(jìn)行了調(diào)查。使用這項(xiàng)技術(shù)可以更快,更有效,更科學(xué)地進(jìn)行檢測(cè)。

(三)綜合的物探方法的選擇。我國(guó)的采礦業(yè)在地下開(kāi)采時(shí),由于穿透距離的限制,周圍的區(qū)域越來(lái)越大,無(wú)法使用物探技術(shù)。如果工作表面較大,為避免影響孔的穿透效果,有必要使用地震波通道法揭示工作面的隱藏地質(zhì)結(jié)構(gòu),從而取得良好的效果。在煤層中使用通道波地震勘探進(jìn)行啟動(dòng)聲波傳播以露出煤層,具有探測(cè)性、范圍廣、精度高、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

三、綜合物探應(yīng)用的影響

(一)瞬變電磁法。近年來(lái),瞬變電磁法在煤礦防水領(lǐng)域取得了巨大的成就。在一些空曠的地方,積水、建筑物、電線桿和其他區(qū)域的積聚可以使用瞬變電磁法,其可以檢測(cè)其結(jié)構(gòu)中的水含量和水含量。一般來(lái)說(shuō),其通常用于水災(zāi)預(yù)防應(yīng)用中。

(二)礦區(qū)三維地震檢測(cè)。在正常條件下,煤層與周圍巖層之間存在明顯的差異。當(dāng)煤層的厚度超過(guò)1米時(shí),會(huì)形成反射波。如果接縫是木炭,中間擊穿柱和波峰的破壞會(huì)影響反射波,并且會(huì)出現(xiàn)反射波,這將導(dǎo)致中期現(xiàn)象和等待時(shí)間受到干擾,因此無(wú)法確定。同時(shí),這些條件也可以視為礦區(qū)是否塌陷,是否是礦區(qū)。由于折疊桿的主體形狀不規(guī)范且分布不均勻,其組成相對(duì)復(fù)雜且疏松,主要由粘土和砂巖組成。與塌陷柱相比,它的密度小,沉降速度慢。3D地震勘探,礦山和驗(yàn)證孔的結(jié)果數(shù)據(jù)相似,經(jīng)過(guò)仔細(xì)鑒定,可以確認(rèn)大多數(shù)折疊柱。3D地震探測(cè)應(yīng)用為我國(guó)煤礦開(kāi)采提供了安全保障,避免安全事故并減少經(jīng)濟(jì)損失。

(三)直流電法的誤差和調(diào)查示例。在我國(guó)的煤礦中,含水層比煤礦的地質(zhì)和勘探工作最為復(fù)雜。根據(jù)一些檢測(cè)結(jié)果,該煤礦包含：含水層,石灰石含水層的水含量非常豐富。對(duì)于這些條件,可以采取直流電阻法探索其結(jié)構(gòu)。通常當(dāng)使用直流電阻法找出水含量時(shí),結(jié)果會(huì)有所不同。由于斷層分為上層和下層,上層一般是煤層,下層一般是水層。且煤層它是由石灰石制成的,它的抵抗力是不同的,并且在識(shí)別上還存在一些空白,但這不是很大。如果這一層中含水,那么缺陷將會(huì)非常小且不含雜質(zhì),這將嚴(yán)重影響電阻,使得水對(duì)電阻幾乎沒(méi)有影響。根據(jù)以上特征,可以分析含水量和誤差大小可以達(dá)到安全開(kāi)采的目的。

結(jié)論

通過(guò)使用瞬變電磁法,直流電產(chǎn)生等方法可以實(shí)現(xiàn)全面的地球物理勘探方法。當(dāng)柱子的輸水條件和結(jié)構(gòu)坍塌時(shí),可以為煤礦提供科學(xué)合作。在采礦過(guò)程中分析準(zhǔn)確的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)并采取預(yù)防措施,有效避免與礦山有關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。目前,復(fù)合勘探技術(shù)也正在用于溶解煤礦,倒塌的柱子,建筑物等。合理有效的勘探技術(shù)方法與輸水條件相結(jié)合的特點(diǎn)是投資少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、速度快、數(shù)據(jù)處理和解釋方便快捷,可以炭化地下礦山開(kāi)發(fā)和安全生產(chǎn)可及時(shí)提供安全可靠的水文地質(zhì)條件。在礦山水文地質(zhì)調(diào)查中,礦區(qū),塌陷柱,失水現(xiàn)場(chǎng)及其他方面將得到廣泛推廣和使用,加之物探技術(shù)的應(yīng)用也將不斷提高,物探結(jié)果的解釋有多種解決方案和物探結(jié)果解釋?xiě)?yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件,最終將通過(guò)鉆孔進(jìn)行少量驗(yàn)證。簡(jiǎn)而言之,物探方法是目前在煤礦開(kāi)采過(guò)程中重要方式,探索開(kāi)采過(guò)程中隧道的引入和工作面的地質(zhì)是非常有效的方法和手段,基于以上條件可以實(shí)現(xiàn)煤礦開(kāi)采中的還改善,減少安全事故的發(fā)生。