物探技術在煤礦生產中的應用

摘 要：隨著礦井機械化采煤的發展，特別是綜合機械化的發展，對礦井地質工作的要求越來越高。物探作為一項不可替代的探測技術，在工程性地質災害搶險中能起到先期快速獲取災情信息的作用。本文對物探技術在煤礦生產中的應用做了簡要分析，旨在更好地為國民經濟、社會可持續發展提供高新技術支撐。

關鍵詞：物探技術；煤礦；應用；

中圖分類號：X752 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-08-00-01

一、引言

隨著礦井機械化采煤的發展，特別是綜合機械化的發展，對礦井地質工作的要求越來越高。但煤礦生產機械化的致命弱點之一是不能適應地質情況的變化。當工作面出現斷層或煤層變薄的時候，如采取措施后可以繼續生產則產量勢必會降低；若采取措施采煤機組和液壓支架仍不能通過時，則必須更換一個新的工作面，搬動機組和液壓支架等必須停產，從而造成經濟上的較大損失。我國煤炭系統經過近60年的努力，科研與生產實踐相結合，逐步探索出了一系列適合我國煤礦條件的礦井物探方法。

二、物探技術概述

物探技術是以不同巖、礦、土（介質）之間的物性差異為物質基礎，利用物理學原理，通過觀測和研究地球物理場的時空分布規律，來解決地質問題（介質物性空間分布）的方法。常用的物探方法包括：重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探、放射性勘探和地熱勘探。

物探作為一項不可替代的探測技術，在工程性地質災害搶險中能起到先期快速獲取災情信息的作用；但是，物探各方法由于本身的技術特點和應用環境不同，所獲取的勘探效果差異較大。為了在煤礦各種地質災害面前獲取較高的勘探效果，物探工作者必須仔細分析地質情況和其它影響因素，選擇合適的方法技術，并要積極爭取、創造較好的勘探環境和施工條件。

三、煤礦生產過程中需要解決的主要地質問題

1）區域性地質調查，其目的是為地區煤礦規劃提供第一手資料。其內容包括查明礦區主要的斷裂構造，主要的巖土層展布，地下巖溶狀況，采掘工作面內褶皺、斷層、火成巖體、陷落柱等構造；

2）礦井工程地質環境調查，為礦區井口的選取和巷道的布局提供基礎工程地質資料，對礦區周圍可能出現的地質災害進行預測，查明采場底板隱伏導水通道及富水帶；

3）巷道掘進過程中的超前預測，對地下沙層，軟土層的探查，以及掘進方向不良地質狀況的預測，查明煤層頂板巖層的賦水情況；

4）巷道安全檢查，包括樁基檢測，巷道滲漏勘察，地下管線的探查，探查巷道前方導水通道；

5）其它采礦生產中的地質問題，包括礦井排出水的污染，地面陷落，放射性污染等。

四、物探技術在煤礦開采中的應用現狀

目前我國煤礦生產中主要用到的物探方法有：電法勘探、地震勘探、放射性勘探等。

電法勘探，是以巖石、礦石、土（介質）之間的電性差異為基礎，通過觀測與研究天然及人工電磁場的時空變化規律來解決地質問題的方法。此法具有三多（參數多、場源多、方法多）、二廣（應用空間廣、應用領域廣）的特點，但受地形及外部電磁場干擾大。

地震勘探，是指是以巖石、礦石、土（介質）之間的彈性差異為基礎，通過觀測與研究地震波的時空變化規律來解決地質問題的方法。它的特點是探測深度大，精度高。但要放炮，工作難度大，破壞環境。

放射性勘探，是指以某些元素具有天然和人工激發的核輻射特性為基礎，通過觀測與研究核輻射場的時空變化規律來解決地質問題的方法。具有不受環境干擾，高效、方便、成本低、可確定礦石品位等優點，但是探測深度淺。

由于煤礦礦井的具體環境不同，具體應用方法還應具體分析。物探各方法由于本身的技術特點和應用環境不同，所獲取的勘探效果差異較大。為了在煤礦各種地質災害面前獲取較高的勘探效果，物探工作者必須仔細分析地質情況和其它影響因素，選擇合適的方法技術，并要積極爭取、創造較好的勘探環境和施工條件。

五、我礦在煤礦生產中采用的物探技術

我們采用的方法主要是瞬變電磁法和直流電法。

瞬變電磁法是利用不接地回線或接地線源通以脈沖電流為場源，以激勵探測目的物感應二次電流，在脈沖間歇測量二次場隨時間變化的響應。當發射回線中的電流突然斷開時，在介質中激勵出二次渦流場（激發極化場），二次場從產生到結束的時間是短暫的，這就是“瞬變”名詞的由來。在二次渦流場的衰減過程中，早期以高頻為主，反映的是淺層信息，晚期以低頻為主，反映的是深層地下信息。研究瞬變電磁場隨時間變化規律，即可探測不同導電性介質的垂向分布。瞬變電磁法的探測深度與回線線圈的大小、匝數有關，線圈越大、匝數越多，探測的深度就越深。

直流電法是通過供電電極AB在地層中建立穩定電場，不同電阻率的地層會產生不同的電位差異，研究測量電極MN得到的電位差異規律，便可確定不同地質構造的形態及規模。由于巖石電阻率大小主要取決于空隙內的富水性和孔隙空間特性。所以電阻率成像對于識別隱伏斷層、破碎帶、陷落柱、尤其是含水、導水破碎帶甚至潛在的突水點都有明顯的地質效果。

六、總結

物探技術在煤礦的應用，首先要遵循其固有的客觀規律，盡量減少人為因素的影響，建立專業性的物探發展研究機構，構建新技術體系與機制；實現適應煤礦特殊地質環境、多目標填圖與探測、自我發展、自我創新、自主知識產權的物探體系與機制宏偉目標，可以更好地為國民經濟、社會可持續發展提供高新技術支撐。推動物探應用基礎理論與方法技術的進步，其任重而道遠。

參考文獻：

[1]韓德品，趙鐠，李丹等.礦井物探技術應用現狀與發展展望[J].地球物理學進展，2009，24（5）：1839-1849

[2]吳劍超，吳瓊，鄭芳環等.地物勘探技術在煤礦生產中的應用及其必要性[J].今日湖北（中旬刊），2012，（1）：116

[3]宋英慧，劉鴻福.綜合物探技術在煤礦采空區探測中的應用[J].山西煤炭，2011，31（5）：73-75

[4]艾勁松.綜合物探在我省煤礦生產中的應用[J].

[5]張璽，李懷禮.綜合物探方法在煤礦防治水中的應用[J].科技與生活，2011，（5）：168-168，170