煤礦水害防治領域中綜合物探技術的應用

楊殿寶

河北省地球物理勘查院

煤礦水害防治領域中綜合物探技術的應用

楊殿寶

河北省地球物理勘查院

煤礦事業是促進社會發展的重要支撐行業，基于煤礦資源開采工作的特殊性，我們對于煤礦資源開采的安全性提出了更高的要求。但是，在煤礦資源開采過程中，地下水、雨水、河流等因素，都會造成礦難的發生。而綜合物探技術在實際應用中，不僅可以高效的對煤礦地質情況做出一個詳細的勘察，而且從另外一個方面來說，可以在確保煤礦防災、治災工程按期完工的同時，節省資金和成本?；诖?，文章就煤礦水害防治領域中綜合物探技術的應用進行分析。

煤礦；水害防治；綜合物探技術

1.綜合物探技術研究的背景

隨著國內經濟不斷的發展，人們對于化石能源的需求量越來越大，并且我們國家的人口之多決定了我們國家是一個用煤大國。近幾年對于煤炭事業的開采也進行了大規模的建設，但是由于以往不科學不合理的開采方法使得現階段的煤礦水害問題嚴重，尤其是在早期的煤礦開采中，因為方法的不合理使得礦難事故頻發。嚴重的影響開采人員的安全問題，并且為后續的開采也埋下了隱患。

2.物探施工方法及操作

水害是影響煤礦生產與建設安全的重要因素，勘探人員加強對煤礦區地質的檢測，并采取有效的預防措施，以避免礦井地質災害的發生，進而降低煤業的生產成本，避免出現經濟損失的情況。根據煤礦“預測預報、有掘必探、先探后掘、先治后采”的防治水規定，做到“物探先行、鉆探驗證”的綜合探測程序，并執行探掘分離管理制度。礦井物探主要有電法勘探、地震勘探、放射性勘探等，其中以高密度電法勘探應用最為廣泛。高密度電法的基本原理與傳統的電阻率法完全相同，不同的是在觀測中設置了較高密度的測點，現場測量時，只需將全部電極布置在一定間隔的測點上，然后與主機正確連接起來，最后由主機控制整個測試過程。由于使用電極數量多，而且電極之間可以自由組合，這樣可以提供更多的地電信息，使電法勘探能像地震勘探一樣使用覆蓋式的測量方式。高密度電法具有以下優點：第一，電極布設一次性完成，減少了因電極設置引起的干擾和由此帶來的測量誤差；第二，能有效地進行多種電極排列方式的測量，從而可以獲得較豐富的關于地電結構狀態的地質信息；第三，數據的采集和收錄全部實現了自動化，不僅采集速度快，而且避免了由于人工操作所引起的誤差和錯誤；第四，可以實現資料的現場實時處理和脫機處理，大大提高了智能化程度。

3.綜合物探技術的應用

3.1 瞬變電磁法

瞬變電磁法是現階段我們國家煤礦資源開采工作中應用的較為廣泛的技術。瞬變電磁法經過不斷的發展和完善，在其自身的基礎之上也逐漸的趨于健全。對于解決現階段煤礦開采工作中的水害問題有著鮮明的現實意義。尤其是在解決煤礦開采過程中的采區空積水、構造及陷落柱導水區域等問題，其電阻率要比普通地質區域的更低。因此瞬變電磁法的勘測效果和普通的相比要優秀很多。瞬變電磁法勘測地面可以較為全面的勘察出整個礦區的地質信息，從而有效的避免水害發生。

在用瞬變電磁法探測陷落柱中要注意，煤礦中的陷落柱與煤礦地質中的奧灰巖的裂縫之間存在必要的聯系。這種聯系主要表現在:當煤礦地質中的裂縫逐漸的變大時，地質層會不斷的受到擠壓最終導致地質層崩斷，從而使陷落柱內部結構松散變質。最終的結果是打亂了地質沉積層的排列順序，導致沉積層中的煤炭層與陷落柱相互接觸，使得電性差異變大。

在瞬變電磁法勘察煤礦采空區中，因為地質層破壞使得煤礦采空區的巖石層不斷下沉，最終塌陷。因為內部結構被采空，加上巖石層的陷落，導致這個區域的電阻值不斷升高。并且隨著采空區的不斷積水，最終也會對垮落斷裂帶造成很大的壓力，這就使得巖石破壞地區的電阻值不斷減小。所以就可以根據電阻值的變化來對地區位置進行判斷，通過這樣的方法來判定該地區的含水狀況，避免煤礦開采時的水害問題。

3.2 三維地震探測陷落柱

和瞬變電磁法對比來說，三位地震探測法具有相對偏小的應用，通常情況下，僅僅用來探測采空區的陷落柱。在陷落柱范圍之中，煤層和附近巖層兩者在波阻抗上具有非常大的區別，從煤層的厚度這一個方面進行分析而言，要是這個數值大于1m，通?？梢垣@得相對較好的反射波，然而，要是煤層里面存著陷落柱?；蚓哂胁煽栈蝽敯灞黄茐?，在這種情況下，煤層在地震時剖面上將發生反射波阻中斷的問題。不僅如此，要是頂部結構發生了沒有規律的破壞，在通過該種方法進行探測的過程中將會遇到一定的低頻干擾，上述特點能夠為煤礦技術工作者判斷采空區、陷落柱提供非常有力的參考。

陷落柱的形成是非常繁瑣的過程，一般主要是塊度差異很大，非常不均勻，許多上覆地層物塌陷之后長期膠結而形成的，從性質方面進行分析，該填充物復雜，同時還有速度低、松散等諸多方面的特點。而在陷落柱附近及上部通常是砂巖、泥巖，這些部位具有相對偏高的沉積穩定性，密度、速度和陷落柱進行對比來說，具有非常明顯的區別。上述特點通過該種方法可以非常清晰的觀察到，從而給煤礦公司進行探測相關工作提供非常準確有效的地質資料，并且為煤礦制定安全措施提供參考，使其在生產過程中選擇科學合理的防治方法，降低由于水害所引起的事故，全面確保煤礦安全生產工作有序地推進。

結束語

水害是影響煤礦生產與建設安全的重要因素，過采用瞬變電磁法、采區三維地震勘探等綜合物探技術，能夠有效的勘測出該地區的地質情況，并且綜合物探技術具有施工簡單、準確度高、方便快捷、投資小等優點，能夠及時的探測出煤礦井下的水文地質情況，相信這個技術肯定會越來越受歡迎。

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