煤礦地質(zhì)異常體綜合探測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究

王超偉

摘 要：在對(duì)礦井進(jìn)行開采的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到一些地質(zhì)條件比較復(fù)雜的地區(qū)。想要對(duì)某地的地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)的了解，以便日后工作能夠得到更好的開展，就需要對(duì)地質(zhì)勘探技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，使其在生產(chǎn)過(guò)程中的安全能夠得到充分的保障，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。煤礦勘探技術(shù)有著豐富多樣的類型，并且針對(duì)條件不同的范圍和環(huán)境能夠應(yīng)用不同的技術(shù)。在進(jìn)行勘探工作的過(guò)程中需要與實(shí)際情況相結(jié)合，靈活地對(duì)其進(jìn)行運(yùn)用，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)。本文對(duì)煤礦地質(zhì)異常體綜合探測(cè)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了研究分析，并提出了相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：煤礦地質(zhì);異常體;綜合探究;技術(shù)應(yīng)用

0 引言

所謂的地質(zhì)異常體指的就是在組成物質(zhì)、構(gòu)造結(jié)構(gòu)以及序次成因方面較周圍環(huán)境的地質(zhì)體以及地質(zhì)體的組合方面有著顯著的差異，斷層、空洞、斷裂帶等都屬于這類特殊的地質(zhì)。煤層的連續(xù)性會(huì)受到來(lái)自異常體的較大的影響，以至于無(wú)法對(duì)開采過(guò)程中的安全進(jìn)行有效的保障，會(huì)導(dǎo)致事故發(fā)生的概率得到明顯的增加。

1 煤礦采空區(qū)的識(shí)別特征

1.1 分析采空區(qū)的地質(zhì)特征

煤礦開采工程的作業(yè)受到采空區(qū)的影響在安全方面無(wú)法得到有效的保障，同時(shí)還會(huì)在穩(wěn)定性方面威脅到地面的工程結(jié)構(gòu)物以及建筑物的穩(wěn)定性。所以，在對(duì)采空區(qū)開展地質(zhì)勘察的工作中，首先應(yīng)該要全方位地了解采空區(qū)的開采條件、巖層特征等，另外，還要從不同的狀態(tài)等方面針對(duì)采空區(qū)做到及時(shí)的查清，這些問(wèn)題有著十分重要的作用[1]。

1.2 分析采空區(qū)地震特征

對(duì)煤層進(jìn)行大量的開采，會(huì)使一部分煤柱殘留，就是所謂的采空區(qū)，在對(duì)連續(xù)的煤層反射波進(jìn)行獲取的過(guò)程中，想要通過(guò)三維地震勘探技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)是十分困難的，以此作為基礎(chǔ)依據(jù)來(lái)對(duì)地震時(shí)間進(jìn)行剖析。主要有以下三個(gè)特征體現(xiàn)于時(shí)間剖面上：（1）逐漸弱化的煤層反射波，在采空區(qū)的臨界處，會(huì)有不同的頻率出現(xiàn)于其反射波同相軸，并且會(huì)有不同的產(chǎn)狀，在采空區(qū)內(nèi)部，其反射波同向軸呈現(xiàn)蠕蟲狀;（2）在對(duì)房柱式進(jìn)行開采的過(guò)程中，受到煤層反射波弱化的影響，較大的頻率變化以及產(chǎn)狀變化會(huì)出現(xiàn)于同相，較周圍非采空區(qū)的反射波來(lái)說(shuō)有著較大的差距，逐漸增強(qiáng)的趨勢(shì)是處于煤層反射波下部位置的層位反射波在同相軸方面呈現(xiàn)出的現(xiàn)象，并且在頻率以及產(chǎn)狀方面也會(huì)有不同的表現(xiàn)，分析整張剖面，較強(qiáng)的反射波在無(wú)采空區(qū)地段，但是在其下覆層位反射波卻比較弱，而且，完全相反的情況是反射波在有采空區(qū)的地段煤層所呈現(xiàn)出來(lái)的，導(dǎo)致明顯的反差出現(xiàn)于兩者之間的數(shù)據(jù)中;（3）如果煤層完全采空了，現(xiàn)場(chǎng)如果發(fā)現(xiàn)少量煤柱殘留下來(lái)，在地震時(shí)間剖面上的反射波上將無(wú)法得到呈現(xiàn)[2]。

2 對(duì)陷落柱的特征進(jìn)行識(shí)別

2.1 對(duì)陷落柱的地質(zhì)特征進(jìn)行分析

由于長(zhǎng)期受到地下水的侵蝕下伏易溶巖層產(chǎn)生了大量的空洞，這就是煤礦當(dāng)中的陷落柱，這種情況對(duì)上覆巖層的穩(wěn)定性造成了極大的影響，桶裝柱體結(jié)構(gòu)的形成是由于溶蝕空間受到上覆巖層的塌陷與冒落導(dǎo)致的。

2.2 陷落柱地震特征分析

陷落柱與圍巖之間的主要差別是陷落柱探測(cè)的物性基礎(chǔ)的差異。對(duì)地震時(shí)間剖面進(jìn)行具體的分析，發(fā)現(xiàn)陷落柱主要對(duì)以下幾點(diǎn)進(jìn)行了涵蓋：（1）中斷的反射波組或是弱化的能量，其中陷落柱的邊界就是其斷點(diǎn)位置或使其能量發(fā)生改變的位置;（2）產(chǎn)狀突變或扭曲是反射波同向軸所呈現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象;（3）分叉合并以及圈閉現(xiàn)象是反射波同向軸所呈現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象。陷落柱的內(nèi)邊界就是其分叉與合并點(diǎn)的位置;（4）相位轉(zhuǎn)換是反射波所呈現(xiàn)的現(xiàn)象，當(dāng)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象產(chǎn)生于極性中，陷落柱的邊界就是其反轉(zhuǎn)的起始點(diǎn);（5）從疊加時(shí)間的剖面上的斷陷點(diǎn)繞射波或延遲繞射波出現(xiàn)的時(shí)間，就是陷落柱的時(shí)間邊界;（6）陷落柱的方差邊界指的就是對(duì)反射波立方體內(nèi)的差異通過(guò)進(jìn)一步放大，并用深色進(jìn)行顯示;（7）陷落柱的瞬時(shí)邊界指的就是，分叉合并、分叉轉(zhuǎn)換以及圈閉現(xiàn)象出現(xiàn)于逐漸弱化的連續(xù)性的反射波內(nèi)，其消失或者中斷的現(xiàn)象在反射波能量信號(hào)中產(chǎn)生的時(shí)間[3]。

3 巖漿巖侵蝕的識(shí)別特征

3.1 分析巖漿巖的地質(zhì)特征

巖漿巖是由于受到冷凝導(dǎo)致巖漿形成巖石結(jié)構(gòu)物，其具有能夠?qū)淠h(huán)境以及殘留物的形成過(guò)程中的特征痕跡進(jìn)行反映的能力。無(wú)論巖漿巖最后會(huì)流向哪里，都不會(huì)完全與周圍的巖層融為一體，不同的成分性質(zhì)，導(dǎo)致了其有著較為明顯的分界。侵入巖是由于地幔上的巖漿或者地殼深處的巖漿通過(guò)對(duì)固定通道的順沿最終上升至地殼所形成的[4]。來(lái)自化學(xué)以及物理?xiàng)l件方面的變化，巖漿在化學(xué)、礦物以方面的成分也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，同時(shí)其自身的性質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生改變，所以巖漿巖形成于自然環(huán)境中，會(huì)導(dǎo)致其自身具備的特點(diǎn)更加復(fù)雜多樣化，沒(méi)有一個(gè)方面是不會(huì)產(chǎn)生變化的。

3.2 巖漿巖地震特征分析

產(chǎn)生于礦坑內(nèi)局部煤層受到巖漿巖侵蝕極易造成缺失或損壞的現(xiàn)象，顯示或弱化的現(xiàn)象出現(xiàn)于煤層反射波同向軸的時(shí)間，就是地震時(shí)間剖面的主要體現(xiàn)，條狀帶的分布可以從平面上觀察到。由于煤層沖刷帶的差距巖漿巖體的頂面形成的反射波幅度較強(qiáng)。

4 識(shí)別火燒區(qū)的特征

4.1 分析火燒區(qū)地質(zhì)特征

開始燃煤后，高溫對(duì)巖石的炙烤使巖層會(huì)出現(xiàn)變質(zhì)，并且燒變巖層在顏色上會(huì)出現(xiàn)赭石色、淺紅色以及淺黃色的改變。地表巖層中出現(xiàn)裂隙度增大的現(xiàn)象，土的質(zhì)地變得更加松軟，導(dǎo)致大片潮濕土的出現(xiàn)，并且其所形成的外殼又硬又薄，大多呈現(xiàn)棕紅色，并且在氣味上與硫化氫類似，這就是地下部分化學(xué)變化的體現(xiàn)，是由于熱氣持續(xù)推動(dòng)氣體上升，最終到達(dá)地表所導(dǎo)致的。當(dāng)赤鐵礦、黃鐵礦等成分產(chǎn)生于頂板與地板圍巖之中的時(shí)候，由于高溫的炙烤，會(huì)對(duì)其物理化學(xué)的性質(zhì)進(jìn)行改變，導(dǎo)致導(dǎo)電差的產(chǎn)生、高電阻氧化物的產(chǎn)生，受到磁性物質(zhì)產(chǎn)生與高溫的分解過(guò)程中[5]。

4.2 分析火燒區(qū)地震特征

開始燃煤后，下部圍巖會(huì)受到高溫炙烤，根本性地改變了其物理特性，受其影響，會(huì)對(duì)巖層的層狀特征造成嚴(yán)重的破壞，最后使縫隙擴(kuò)大，最終巖層破碎。煤層的物理化學(xué)性質(zhì)受到此類情況會(huì)出現(xiàn)較大的變化，弱化或消失的煤層反射波、凌亂的反射現(xiàn)象以及連續(xù)性明顯變化在同相軸上的呈現(xiàn)，都是其在地震反射波上產(chǎn)生的反映。無(wú)明顯成層性的反射是其總體的體現(xiàn)。

5 綜合探測(cè)技術(shù)

5.1 將瞬變電磁法應(yīng)用在探測(cè)工作中

將該方法應(yīng)用于在探測(cè)工作中，優(yōu)點(diǎn)在于能夠使探測(cè)工作更加便捷靈活、使探測(cè)工作的效率得到了提升，此外，對(duì)于異常體的敏感度較強(qiáng)。所以，這種方法在實(shí)際工作中得到了普遍的應(yīng)用。這種方法在地面瞬變電磁的基礎(chǔ)上進(jìn)行了不斷的完善與改進(jìn)，才能夠得以應(yīng)用。在對(duì)二次場(chǎng)的測(cè)量中應(yīng)用此技術(shù)，可以對(duì)不同深度的地質(zhì)特征進(jìn)行獲取。如果有異常體出現(xiàn)于探測(cè)環(huán)節(jié)，就需要對(duì)其大小與位置先進(jìn)行確定。利用小線圈來(lái)進(jìn)行發(fā)射和接收是該項(xiàng)技術(shù)的主要應(yīng)用，通過(guò)對(duì)這個(gè)原理的應(yīng)用，不論多么復(fù)雜的工作環(huán)境都能夠?qū)ζ溥M(jìn)行很好的應(yīng)用，例如探測(cè)巷道上下前后方是否存在異常體。

5.2 在異常體探測(cè)工作中應(yīng)用炸藥法地震探測(cè)技術(shù)

從布局方面來(lái)說(shuō)，巷道內(nèi)部的地震探測(cè)系統(tǒng)與地面探測(cè)系統(tǒng)有著共同性，兩者之間的差別在于前者空間較狹隘，通常在巷道的側(cè)面對(duì)檢波器進(jìn)行設(shè)置，在掌子面產(chǎn)生炸藥震源。反射界面遇到地震波會(huì)導(dǎo)致其產(chǎn)生反射波，相關(guān)信息會(huì)被設(shè)置于巷道的檢測(cè)設(shè)備所接收。并且由于巷道有著尤為特殊的環(huán)境條件，想要使表層的干擾得到減少就可以在次環(huán)境下進(jìn)行激發(fā)。地震波高頻與能量衰減的現(xiàn)象會(huì)由于靠近目標(biāo)物體而進(jìn)行減少，以此來(lái)確保所獲得的結(jié)果更加精確。

5.3 在異常體探測(cè)工作中應(yīng)用隨掘地震探測(cè)技術(shù)

與一般性反射方法相比該方法有所不同，在開展巖石的掘進(jìn)以及切割工作時(shí)借助了對(duì)設(shè)備的應(yīng)用，在掘進(jìn)與切割的過(guò)程中所產(chǎn)生的波動(dòng)就是震源。一般在巷道后方設(shè)置檢波器，使其能夠?qū)φ谱用媲胺降姆瓷洳ㄟM(jìn)行有效的接收。與一般性反射方法相比，在實(shí)際工作中對(duì)此方法的應(yīng)用，能夠使異常體探測(cè)工作的有效性得到提升，還能夠?qū)ζ浒踩赃M(jìn)行保障，也不會(huì)影響到正常的施工，除此之外，還能夠在時(shí)間上進(jìn)行提升。

5.4 在異常體探測(cè)工作中應(yīng)用微動(dòng)探測(cè)技術(shù)

該方法主要是對(duì)專用的檢波設(shè)備進(jìn)行了應(yīng)用，在對(duì)天然微動(dòng)信號(hào)的獲取過(guò)程中對(duì)特有的觀測(cè)臺(tái)陣進(jìn)行了借助，然后通過(guò)處理、分析數(shù)據(jù)，提取波面信號(hào)等工作來(lái)對(duì)橫波的結(jié)構(gòu)進(jìn)行獲取，利用反演的形式來(lái)獲得結(jié)果，以此來(lái)對(duì)地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行探測(cè)。想要在大小以及具體位置方面對(duì)異常體進(jìn)行確定，可以通過(guò)對(duì)微動(dòng)探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)，還能夠?qū)Ξ惓ｓw的發(fā)育情況進(jìn)行研究，分析其是否會(huì)影響工作的進(jìn)展。

6 結(jié)語(yǔ)

在對(duì)煤炭進(jìn)行開采的過(guò)程中，如果不能準(zhǔn)確地對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行分析，就會(huì)導(dǎo)致后期工作的安全性無(wú)法得到保障。地質(zhì)異常體的存在會(huì)嚴(yán)重地威脅到正常工作的開展，加大其風(fēng)險(xiǎn)度。在對(duì)地質(zhì)異常體進(jìn)行探測(cè)的過(guò)程中，需要與異常體的特征相結(jié)合，在對(duì)方法進(jìn)行選擇的時(shí)候要具有針對(duì)性，以此來(lái)保障探測(cè)結(jié)果的精確性，從而使后期工作的開展能夠更加安全可靠。

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