淺析礦山地質保障中地球物理探測技術面臨的挑戰

朱瑞娟

（大同煤炭職業技術學院，山西 大同 037000）

自從我國進入到21世紀以來，國家快速發展，而在這發展中對于資源的需求快速增加，煤炭資源也是其中之一。我國當前的原煤產量較多，2018年，全國原煤產量完成36.8億t，同比增長4.5%。煤炭地質工作不僅能夠保障煤礦開采的安全性，而且還貫穿在煤炭資源勘查、煤礦設計、煤礦開采與利用的各個環節當中。但是因為我國煤炭開采難度日漸增大、煤礦開采深度不斷提升，導致煤礦開采工作面臨高瓦斯、高水壓、高地溫、開采條件復雜等諸多問題，這也為地球物理探測技術實施帶來了較大挑戰。本文將針對煤礦地質保障中地球物理探測技術面臨的挑戰進行詳細分析。

1 當前地球物理探測技術在礦山地質保障中的運用

在礦山開采中，對于地質開采的安全影響因素有很多，如地質條件出現異常開發部、煤層的儲存環境、地質構造的情況等等。煤礦地質保障在建設與發展的過程中，已經構建出了相對較為完善的探測技術內容，例如“物探、化探、鉆探”，并衍生了許多探測方法。鉆探技作為一種較為高效、直接的手段，具備較高的精準性，并且適用范圍相對較廣，但是也存在很多問題，如使用時會產生較高的費用、使用時的時間比較長、信息資料不完善等等。而地球物理探測技術與其他的方法比較，有著自有的優點，如具有龐大的信息量、成本不高且速度反應比較快等，所以在實際進行運用時具備較高效率[1]。地球物理探測技術主要分為三個類型，分別是地面物探技術與裝備、礦井物探與裝備、綜合物探技術。①針對地面物探技術與裝備來說，主要的技術實施方法為多種物探的技術手段，如地質雷達法、孔間透視法、直流電法等等幾種。地面物探技術與裝備，已經在礦井設計、采取劃分、采面劃分、采面優化、水文地質勘查等環節當中廣泛運用，并且取得了較好效果。②針對礦井物探技術與裝備來說，其中涵蓋了多種方法，如一些電磁波探測的技術，包括高密度電法等方法。而在探測礦井時，也運用了如地質雷達法等技術，所運用的范圍相對較為廣泛[2]。③對于綜合的物探技術而言，其方法是較多的，而且在施工、布置方面也是靈活的，對于一些需要超前探查且面積較大的地質而言比較合適。在礦井物探時，因為距離探測目標相對來說是比較近的，因此分辨率也比較高，用于超前以及近距離的預測。雖然我國當前地球物理探測技術呈現出進步態勢，但是相比其他發達國家來說，仍具備一定差距，還需不斷創新與完善。

2 礦山地質保障中地球物理探測技術面臨的挑戰

（1）空采區隱患較大。上世紀八十年代受到“有水快流”政策影響，導致遍地小煤礦現象泛濫，濫采濫挖的現象與日俱增，并且留下了很多空采區。我國政府從2005年來時，不斷取締并關閉了諸多不法小煤礦，在整頓的過程中發現很多隱藏的礦難、煤礦事故[3]。空采區已經成為當前煤炭生產工作最大的生產隱患，雖然當前地面三維地震與瞬變電磁法聯合手段，能夠對空采區的范圍大致圈定，但是很難對穿采單條巷道位置與范圍進行判斷，并且該技術解釋結果具備多解性，很難對空采區的實際情況進行全面把控，在一定程度上無法滿足“安全高效”需要，為地理的物理探測技術，帶來了極大影響與挑戰。

（2）超長、超寬工作面隱伏構探測受限。在我國煤炭開采逐漸走向正規化、規模化的當下，轉變了傳統“小、散、亂、差”的局面。通過重組用改制，針對小型、綜合水平較差的煤礦進行了整合。就陜西地區來說，截止2009年，從原本2200多家煤炭企業，減少到了130家，有重點的培育大型煤炭企業，并且依靠科技技術進步，構建出了集約型超長、超寬工作面礦井。

超大、超深礦井，一般所采用的支護手段是利用材料，如工字鋼金屬、錨桿等，同時，在煤礦井下有很多復雜的設備，如掘進機、采煤機等等。實際開展地球物理探測技術的過程中，導致一起發射功率受到一定限制，容易出現探測距離受限、資料信噪比偏低等諸多問題，很難適應超長、超寬工作面隱伏構造探測需求。

（3）動力災害預警技術缺乏完善性。在實際開展采礦工作時，因為開采深度不斷加大，所以很容易出現動力災害問題。深部開采過程中，地質動力關系非常復雜，容易導致一些動力災害問題，如煤及瓦斯突出等等。因為采礦工作對原本地質平衡帶來了不良影響，因此會引發局部地段應力的異常情況，突發各種隱藏型的地質災害，如斷層活化等等。但是縱觀我國地球物理探測技術來看，對于動力災害預警的技術相對缺失，并未具備一個完善的技術手段可以對動力災害進行勘測、監控、預測，這也是地球物理探測技術面臨的一項巨大挑戰。

3 礦山地質保障中地球物理探測技術未來展望

結合當前地球物理探測技術的實際情況，相信我國地球物理探測技術將會朝著新的方向發展。①解決綜合問題能力方向發展。在我國信息化技術與科技技術不斷發展的當下，高密度全數字三維地震勘測技術，在實踐當中取得了良好的效果。并且在淮南礦區實驗使用當中取得了良好效果，象征著我國礦區采前構造勘探朝著新方向發展。并且單一地球物理探測技術具備多解性，為了可減少多解性，要綜合運用多種方法，確保勘探工作的精準度[4]。②動力地質災害預測技術更加完善。動力地質災害具備隱藏性，在未來地球物理探測技術在實際運用的過程中，通過多內容的監測和分析，如對溫度、電阻率、波速等，優化研發動力地質災害預測技術，實現與時俱進。③創新動力地質災害預測技術。在未來的時代發展之下，煤礦開采工作將會面臨更多的挑戰與復雜的地質環境，還需要保持與時俱進的眼光。切實有效的通過煤炭資源勘查、礦井優化設計、礦井基本建設、井巷開拓工程等諸多手段，配合動力地質災害預測技術，切實保障煤礦開采生產安全。

4 結束語

總而言之，我國煤炭資源分布較為廣泛，不同煤礦地質所開采條件不同，很容易造成煤礦災害以及煤礦安全事故。煤礦地質保障系統應該結合煤礦生產的實際情況，從整體構架、研究內容、保障目標、配套技術等層面出發，展現出煤礦地質保障實際效率。煤礦地質保障系統當中地球物理探測技術使用效率較高，并且已經成為保障煤礦生產安全的重要技術手段，隨著地球物理探測技術的不斷深入發展，我們有理由相信，地球物理探測技術在煤礦開采地質保障系統中，可以充分發揮其應有的作用。