物探技術(shù)在煤礦資源勘查及開采過程中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞：物探技術(shù)；煤礦資源勘查；煤礦開采

中圖分類號：TD166 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）04-0054-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2025.04.014

Application of Geophysical Exploration Technology in Coal Mine Resource Exploration and Mining Process

ZHAO Hongyan （Zhengzhou Coal Industry（Group） Zhengxin Coal Industry Co.，Ltd.，Zhengzhou452371，China）

Abstract： Traditional coal mine resource exploration methods face challenges such as insuficient accuracy andhigh mining risks.Relying onmoderngeophysicaltechniques forpreciseexplorationand evaluation hasbecomeanimportantdirection forcoal mineresourcedevelopment.Basedon this，analyze several commongeophysical exploration techniques and explore their applications in coal mine resource explorationand mining processes.Analysis suggests that various geophysical exploration techniqueshavetheirownadvantagesand disadvantages.Reasonableuseof these techniques can fectively provide keyinformationsuchasspatialdistribution，coalseam thickness，andburialdepthofcoalresources，improvethe accuracy of coal resource assessment，and optimize mining plans.

Keywords： geophysical exploration technology; coal mine resource exploration; coal mining

隨著全球能源需求的不斷增長，煤礦資源的高效勘查與開采成為煤炭行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。物探技術(shù)通過探測地下煤層的地質(zhì)信息，能夠為煤礦的資源評估、開采規(guī)劃、環(huán)境保護等方面提供科學(xué)依據(jù)，有效提高勘查效率和安全性。因此，深入研究物探技術(shù)在煤礦資源勘查及開采過程中的應(yīng)用，對于提升煤礦開采的科學(xué)性和可持續(xù)性具有重要意義。

1煤礦資源勘查及開采過程中的主要物探技術(shù)

的地質(zhì)界面時產(chǎn)生反射、折射等現(xiàn)象，地面檢波器接收這些信號，經(jīng)處理分析便能推斷地下地質(zhì)構(gòu)造與煤層分布。在煤礦開采前期，地震勘探技術(shù)已廣泛應(yīng)用于勘查斷層、褶皺等構(gòu)造，能夠為開采規(guī)劃提供精準數(shù)據(jù)[。該技術(shù)具有探測精度高、成像直觀等優(yōu)點，能清晰展現(xiàn)地下復(fù)雜地質(zhì)形態(tài)。然而，該技術(shù)受地質(zhì)條件限制較大，在地形起伏劇烈、淺層高速層屏蔽嚴重的區(qū)域，信號易受干擾，且設(shè)備成本高昂，對專業(yè)人員素質(zhì)要求極高。

1.1地震勘探技術(shù)

地震勘探技術(shù)基于彈性波理論，通過人工激發(fā)地震波，使其在地下介質(zhì)中傳播，遇到不同彈性性質(zhì)

1.2 電法勘探技術(shù)

電法勘探技術(shù)利用巖石間的導(dǎo)電性差異，人工向地下供入直流電或交流電，通過測量電場分布來勘查地質(zhì)體。常見的電法勘探技術(shù)有電阻率法、激發(fā)極化法等。在煤礦開采過程中，電法勘探技術(shù)多用于探測采空區(qū)積水、富水斷層等水文地質(zhì)情況，能夠精準定位潛在水患區(qū)域，保障開采安全[2。該技術(shù)具有設(shè)備輕便、操作相對簡單、成本較低的優(yōu)勢，能快速獲取井下電性結(jié)構(gòu)信息，靈活適應(yīng)不同勘查階段需求。但是，該技術(shù)的測量結(jié)果易受地表人文干擾源、地下不均勻體影響，很難獲取深部地質(zhì)信息。

1.3磁法勘探技術(shù)

磁法勘探技術(shù)通過測量地下巖層的磁性特征來推測煤礦資源的位置和分布。煤礦地區(qū)常存在磁性礦物，磁法勘探能夠通過記錄地磁場的變化，反推地下煤層及礦脈的形態(tài)。該技術(shù)的核心原理是利用地下磁性體的磁場異常，測量這些異常磁場的幅度與分布，從而推測地下巖層的分布。磁法勘探技術(shù)適用于研究煤礦所在區(qū)域的巖層特征，尤其能夠識別煤礦區(qū)域的構(gòu)造變異，如斷層、褶皺等地質(zhì)現(xiàn)象。在煤礦勘查中，磁法勘探技術(shù)通常作為輔助方法，與其他勘探技術(shù)結(jié)合使用[3]。該技術(shù)具有探測速度快、成本低等優(yōu)點，并且能夠在大范圍內(nèi)進行高效勘查。然而，磁法主要適用于磁性物質(zhì)較為豐富的地區(qū)，其適用范圍有限，在磁性礦物稀缺的區(qū)域應(yīng)用效果較差。

1.4重力勘探技術(shù)

重力勘探技術(shù)通過測量地下巖層的密度差異來推測煤礦資源的分布情況。該技術(shù)主要依靠地下不同巖層的密度差異引起的重力異常，推測地下結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。在煤礦資源勘查中，重力勘探技術(shù)主要應(yīng)用于探測地下煤層的分布、厚度及煤礦儲量的估算。重力勘探技術(shù)尤其適合用于廣闊的煤礦區(qū)域或深層次的勘探，可以有效覆蓋大面積礦區(qū)，并為煤礦的勘查提供粗略的初步判斷[4]。重力勘探具有較強的空間覆蓋能力，適用于大范圍的區(qū)域性勘查，且設(shè)備簡單，成本較低。其對淺層煤層的識別效果較差，在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下，重力異常信號可能受到多種因素干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)解譯困難，精度較低。此外，重力勘探不能直接揭示煤層的具體性質(zhì)，只能提供密度差異信息，因此在煤礦資源評估中需要結(jié)合其他勘探技術(shù)使用[5]。

1.5放射性勘探技術(shù)

放射性勘探技術(shù)通過測量地下巖層的自然放射性來研究煤礦資源的分布。地下煤層及其圍巖常含有一定的放射性元素，如鈾、鈺和鉀，這些元素的放射性能夠反映地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)。放射性勘探主要通過探測放射性物質(zhì)的分布，推測煤層的分布及煤礦開采區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境[。其原理是利用放射性物質(zhì)的輻射特征，通過輻射探測器測量地下物質(zhì)的放射性強度，進而推測煤礦資源的儲量和分布。放射性勘探技術(shù)具有非接觸性、快速性等優(yōu)點，能夠高效獲取地下煤礦資源信息，并且可以應(yīng)用于復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境。然而，該技術(shù)對探測設(shè)備的精度要求較高，且在應(yīng)用時需要進行輻射安全管理。

2物探技術(shù)在煤礦資源勘查及開采過程中的具體應(yīng)用場景

2.1初步勘查地質(zhì)情況，分析開采前地質(zhì)環(huán)境

在煤礦資源勘查的初期階段，物探技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，能夠了解煤礦區(qū)域的整體地質(zhì)環(huán)境。通過應(yīng)用物探手段，可以迅速獲取煤礦所在區(qū)域的地下結(jié)構(gòu)信息，為進一步的地質(zhì)分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。這一階段的勘查主要集中在識別煤礦區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造、斷層、褶皺以及礦脈走向等，物探技術(shù)能夠有效揭示這些地下結(jié)構(gòu)特征。尤其是在地質(zhì)條件復(fù)雜的礦區(qū)，物探技術(shù)可以幫助勘查人員識別潛在的地質(zhì)災(zāi)害隱患，如巖層破裂、地下水滲透等，為后續(xù)的煤礦開采提供安全保障。同時，物探技術(shù)可以輔助勘查煤礦區(qū)域的覆蓋層性質(zhì)及厚度，評估其開采難度和成本。

2.2準確評估煤礦資源儲量，輔助規(guī)劃開采路線

評估煤礦資源儲量是煤礦開采過程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，物探技術(shù)能夠為這一過程能夠提供精確的數(shù)據(jù)支持。通過合理應(yīng)用物探技術(shù)，勘查人員可以準確測量煤層的分布范圍、厚度以及煤礦儲量，為煤礦儲量評估提供科學(xué)依據(jù)。在煤礦資源評估中，物探技術(shù)能夠幫助勘查人員更清晰地識別煤礦儲量的潛力和局部分布，尤其在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下，物探技術(shù)能夠通過高效的空間覆蓋能力，迅速獲取大范圍內(nèi)的煤礦資源信息，從而為儲量評估提供更加準確和全面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[。這不僅能提高儲量評估的精度，也使得勘查人員能夠根據(jù)儲量分布合理規(guī)劃開采順序與方案。

2.3實時監(jiān)測煤層開采動態(tài)變化，降低開采安全風險

在煤礦開采過程中，物探技術(shù)能夠?qū)崟r監(jiān)測煤層開采動態(tài)變化。隨著煤礦開采的進行，地下地質(zhì)條件和煤層的結(jié)構(gòu)特性會發(fā)生一定的變化，物探技術(shù)能夠?qū)崟r捕捉這些變化，提供及時反饋。在開采過程中，煤層的斷層、變形、壓縮等現(xiàn)象可能會影響開采的安全性和生產(chǎn)效率，物探技術(shù)可以實時檢測煤層的沉降變化、巖層的破裂情況以及地下水的滲透情況，從而為煤礦開采人員提供有效的預(yù)警信息。通過動態(tài)監(jiān)測，煤礦企業(yè)能夠在開采過程中采取必要的應(yīng)對措施，減少潛在的安全風險，并優(yōu)化開采作業(yè)安排。

3提高物探技術(shù)應(yīng)用效果的建議

3.1依據(jù)不同煤礦開采需求，合理應(yīng)用多種物探技術(shù)

為了提高煤礦資源勘查及開采過程中物探技術(shù)的應(yīng)用效果，煤礦企業(yè)應(yīng)根據(jù)不同煤礦的開采需求，合理選擇并應(yīng)用多種物探技術(shù)。首先，煤礦企業(yè)應(yīng)全面評估礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境，了解煤層分布、巖層特性以及潛在的地質(zhì)災(zāi)害風險。其次，根據(jù)評估結(jié)果，煤礦企業(yè)應(yīng)根據(jù)實際需求聯(lián)合使用多種物探技術(shù)。例如，在煤層較為復(fù)雜或埋藏較深的礦區(qū)，可以將地震勘探與電法勘探相結(jié)合，既能獲得準確的煤層分布信息，又能有效檢測地下水體和巖層的電性特征。而在煤礦開采初期，磁法和重力勘探可以提供大范圍的地質(zhì)概貌，為后續(xù)的精細勘探工作奠定基礎(chǔ)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦企業(yè)還可以根據(jù)礦區(qū)不同階段的需求，動態(tài)調(diào)整物探技術(shù)的組合方式。合理采用多種物探技術(shù)，能夠互相補充，提高勘查的精度與全面性，確保煤礦資源的高效開發(fā)和安全開采。

3.2推廣應(yīng)用先進物探技術(shù)，定期維護更替老舊設(shè)備

煤礦企業(yè)應(yīng)積極推廣和應(yīng)用先進的物探技術(shù)，以提高勘查和開采過程中的數(shù)據(jù)精度和可靠性。首先，應(yīng)設(shè)立專門的技術(shù)引進部門，密切關(guān)注國內(nèi)外前沿物探技術(shù)動態(tài)，結(jié)合自身開采特點，篩選適配技術(shù)，如分布式光纖傳感技術(shù)，其能夠?qū)崟r監(jiān)測溫度變化，引入后能極大提升開采安全性監(jiān)測水平[8。其次，為保障設(shè)備高效運行，應(yīng)制定完善的設(shè)備管理制度。從設(shè)備采購源頭把關(guān)，依據(jù)技術(shù)指標嚴格篩選；設(shè)備入場后，詳細記錄運行參數(shù)，制定個性化維護計劃，定期對設(shè)備進行精度校準，確保數(shù)據(jù)可靠。此外，企業(yè)要及時淘汰老舊設(shè)備，加大資金投入，引入具備自動化數(shù)據(jù)采集、智能分析功能的新型設(shè)備，降低人工操作誤差，提升工作效率。

3.3開展專業(yè)物探技術(shù)培訓(xùn)，提高勘查開采人員的能力

為了提高煤礦資源勘查及開采過程中物探技術(shù)的應(yīng)用效果，煤礦企業(yè)應(yīng)重視物探技術(shù)人員的培訓(xùn)與技能提升。首先，定期組織專業(yè)培訓(xùn)，幫助勘查人員掌握最新的物探理論與技術(shù)，確保他們能夠熟練操作現(xiàn)代物探儀器并正確分析勘查數(shù)據(jù)。其次，鼓勵技術(shù)人員深入了解不同物探技術(shù)的原理和適用場景，使其在實際勘查過程中能夠靈活選擇合適的技術(shù)工具，并有效整合多種物探方法，以解決不同地質(zhì)條件下的問題[。此外，企業(yè)可通過模擬訓(xùn)練、現(xiàn)場教學(xué)等方式，提高人員的實踐操作能力，使他們能夠在復(fù)雜的井下工作環(huán)境中準確判斷和解決實際問題。

4結(jié)論

物探技術(shù)在煤礦資源勘查及開采過程中具有重要的應(yīng)用價值，能夠提供精確的地質(zhì)信息，優(yōu)化開采方案，并保障煤礦開采的安全性。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，未來物探技術(shù)將在煤礦資源勘查領(lǐng)域展現(xiàn)出更廣闊的應(yīng)用前景，為煤礦企業(yè)提升勘查與開采效率、降低環(huán)境風險、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供支持。

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