綜合物探技術在煤礦防治水中的應用

◎孫建偉

引言：在煤礦生產活動開展的過程中，礦井水對煤礦安全生產造成了嚴重的影響。這就需要煤礦企業加大煤礦防治水工作的開展力度，并在煤礦防治水工作中對綜合物探技術進行科學合理的應用，對煤礦內存在的各種水害進行準確探測，進而提前采取相關的防治措施降低煤礦水害事故發生的概率，進而為煤礦安全生產提供有效的保障。

一、引發煤礦水災害事故的相關因素

一般在開拓和采掘煤礦的過程中其工作面位置或者井巷位置會有一定的水源涌入，這就被稱作煤礦水。一般在煤礦的井巷位置、工作面位置以及含水層位置發生的水害事故被稱為煤礦突水。目前在煤礦工程中引發水害事故發生的因素主要有以下幾點。

一是煤礦工作人員缺乏一定的安全意識。目前煤礦工程在施工過程中煤礦突水事故發生的概率越來越高，這主要是由于現場工作人員缺乏強烈的安全意識和自我保護意識，再加上管理人員不重視現場安全管理工作，沒有針對煤礦突水事故做好全方位的預防工作，進而導致煤礦掘進工作在開展過程中出現各種類型的水害事故。

二是工作人員對煤礦的水源地質情況缺乏詳細的了解。部分煤礦企業在正式施工之前，并沒有對煤礦周圍的水文地質條件以及水文地質類型進行全面性的調查和了解，獲取的水文地質信息不全面不準確，這就為后期煤礦工程的進一步實施埋下了諸多的安全隱患，導致各項技術沒有辦法進行充分落實，提升了煤礦水災害發生的概率，增加了煤礦防治水工作的難度。

三是欠缺有效的預防處理措施，煤礦生產活動在開展的過程中，由于工作人員和相關部門領導缺乏一定的防范意識，在發生煤礦水災害的時候并沒有及時采取相關措施來對其進行有效的預防和處理，也沒有對綜合防治措施進行全面落實，導致煤礦突水事故頻繁發生，嚴重的威脅到了工作人員的生命安全，降低了煤礦生產的效益。

四是欠缺有力的技術支持。在煤礦開采作業和掘進作業開展的過程中，需要工作人員對先進技術進行科學合理的應用，但是部分煤礦工程在落實生產活動的過程中使用的技術比較落后，并沒有加大對先進技術的引進力度和應用力度，導致煤礦生產水平得不到有效提升，煤礦水災害問題也愈演愈烈得不到有效的控制，嚴重的影響了煤礦工程生產活動的順利有效開展。

因此，在煤礦生產活動開展過程中，煤礦企業一定要針對煤礦水災害做好相關的預測預報工作，針對性的采取相關的預防處理措施，全面落實綜合防治工作，從而為煤礦掘進作業、開采作業的順利開展提供有效的保障。

二、綜合物探技術在煤礦防治水中的應用現狀及綜合物探技術的主要類型

我國擁有的煤炭資源比較豐富，煤炭作為主要的能源對于我國科技的發展經濟的發展有著非常重要的作用。不過煤礦在生產過程中一般存在著一定的安全隱患，水害作為其中的安全隱患之一嚴重影響著煤礦生產活動的有效開展。為了降低煤礦水害發生的概率，國家也加大了對綜合物探技術的研究力度。目前我國在煤礦防治水工作開展過程中對地面綜合物探技術的應用還尚未成熟，仍然處于初始階段。后續還需要在綜合實驗的過程中，加大對綜合物探技術的研究力度和應用力度，在煤炭防治水工作中對綜合物探技術進行科學合理的應用和選擇。與其他探測手段相比，地面綜合物探技術具有一定的可靠性，需要技術人員在運用的過程中對其進行良好的應用和把握，就要通過探測獲取相關的采礦區資料數據，為后續工作的開展提供有效的數據支持，進而有效避免和減少煤礦安全事故發生的概率。

其一、綜合物探技術的全空間瞬變電磁法。瞬變電磁法在應用過程中主要通過兩種方式實現，一是接地線源，二是不接地回線。它也是一種地域磁感應法。瞬變電磁法主要是通過以上兩種方式對脈沖電磁波進行發送，進而探測和分析地下情況。在脈沖電磁波發送之后就可以通過跳舞機或者回線來接收二次場，通過二次場衰減曲線數據的分析，就可以收集到地下空間的各項指標。不過瞬變電磁法在運用的過程中一般測量采用的是純二次場，與普通的電法勘測相比，在應用方面具有更多的優勢。此外瞬變電磁閥還可以對探測的寬度和深度適當增加，做橫向的分辨率比較高，并且在獲取數據的過程中不會受到地質情況的影響而產生一定的偏差，有效的提升了探測工作的效率和質量。

其二，綜合物探技術的三維地震技術。三維地震技術在應用的過程中主要是建立地下數據點網絡，地下數據點網絡主要是由檢波點以及炮點網絡形成的，它在建立的過程中不僅要分布均勻，而且還要根據探測要求對覆蓋次數進行科學合理的選擇。在煤礦采空區采用地面三維地震技術可以對地質數據進行清晰準確的獲取和檢測，在獲取數據的基礎上促進地下目標圖像的生成，工作人員可以根據地下目標圖像對相對位置進行準確判定。相比于二級地震技術，三級地震技術具有一定的優勢，它是二級地震技術的升級版，但是它也是一種面積采集技術。目前采用的三級地震技術在原有二級地震技術的基礎上還添加了坐標深度，這就構造了一個完整的三維空間，以便于在探測過程中可以對地下空間三維構造結構數據體進行正確獲取。三維探測技術在應用過程中具有以下幾個優勢。首先他能夠將大量的數據準確及時的獲取，尤其是在煤礦開采區域當中的應用，它能夠通過自身的優勢建立大型數據體。工作人員在探測的過程中可以根據相關的探測需求對時間剖面的深度和切片進行任意選擇，這樣可以獲取更加完善的數據，以便于工作人員從多角度對相關問題進行準確分析。其次，它在實際應用過程中所產生的三維數據能夠將地下實際情況更加直觀的反映出來，提高了數據的精準度，進而工作人員策略的制定提供一定的數據支持。此外利用三維探測技術所獲得的三維數據體能夠將之前探測過程中存在的數據偏移規避問題進行有效解決，有效地簡化了空間都有關系，確保獲取的數據更加可靠，更加精準進而將煤礦開采區地下情況全面、準確直觀、有效的反映出來。

其三，綜合物探技術的瑞雷波法。雷波法作為一種綜合物探技術，其在實際用的過程中目前的探測深度可以達到80 米，相比于其他的探測技術來講，其在一定程度上能夠更好的滿足探測對于長度和精度的要求。同時他在探測的過程中還能夠明確各種不同類型的含水異常物。它在實際用的過程中主要利用的是各類信息在傳播過程中存在的衰減差異。它可以通過獲得的不同類型的振動頻率來獲得與地質異常體和地質構造相關的數據，并通過數據的分析和研究來準確判斷地下積水區的范圍，這種綜合物探技術目前在煤礦防治水中也發揮著至關重要的作用。

三、在煤礦防治水中綜合性物探技術的主要應用

（一）在煤礦防治水中全空間瞬變電磁法的有效應用

在煤礦防治水中全空間順變電磁法的應用主要在以下兩個方面：

1.全空間瞬變電磁法在探查裝置中的應用。

根據相關的理論知識可以了解到，發射磁距與探測深度是成正比例關系的，也就是說探測深度會隨著發射磁矩的不斷增大而逐漸提升。不過發射磁距在增大的同時，其發射線圈的供電電流也會增加，如果供電電流增加到一定的程度就會引發一定的煤礦安全問題。為了確保煤礦安全，一般要對發射電流進行嚴格控制，確保其在合理的范圍之內，以免電流過大增加安全事故發生的概率。在保障煤礦安全的同時想要提升全空間瞬變電磁法的探測深度可以采取兩個措施，一可以適當的增加發射線圈的面積，二可以適當的增加發射線圈的匝數。不過第一種方法在實際使用的過程中由于受到航道空間的限制，再加上礦井內部的環境條件比較特殊，雖然大邊長回線經常在地面上被使用，但是它在礦井中容易受到各方面因素的影響不能被正常使用。第二種方法在實際使用的過程中，由于增加了發射線圈的匝數就會增加物件的重量，這就在一定程度上擴大了淺層探測的盲區。因此為了確保探查過程中所需要的發射功率，同時又能夠對相關的感應信息進行最大限度的獲取，可以選擇多次數值模擬方法和物理實驗方法。一般其在礦井實際應用的過程中采用的是2×2 米的多匝數發射線圈測量裝置，利用這種裝置來開展煤礦一線探測不僅輕便而且快捷。并且在開展煤礦掘進工作面作業的過程中，一旦遇到異常構造，這種探測裝置不僅具有較高的信噪比，而且還具有良好的耦合效果。

2.全空間瞬變電磁法在測點布置中的應用。

一般在開展礦井巷道掘進作業的過程中經常會出現一些異常構造的現象，如果遇到的前方異常構造現象范圍比較大，那么它就會在一定程度上影響煤層巖層的整體性。導致探測工作在開展過程中電信號受到一定的影響，進而出現一定的差異。并且與圍巖視電阻率值相比，含水異常構造的視電阻率值也會出現降低的情況。此時工作人員可以通過對比分析研究左右兩側電阻率等直線圖，準確推測異常構造在未知區域的連通情況以及具體的范圍和位置。一般在布置觀測點的時候要按照一定的要求將保護區域預留出來。如果想要探測工作面底板的實際富水性和工作面頂板的是實際富水性，一般全空間瞬變電磁法應用的過程中會產生一定體積效應，為了能夠最大限度的降低這種體積效應，在實際操作的過程中工作人員可以適當的增加一些觀測點的數量。當然為了確保頂底板富水性探測結果的準確性，工作人員可以將施工強度適當的增強，并將探測點的之間的距離控制在十米，這樣就可以在一定程度上提高探測效果。如果在探測過程中頂板和底板存在有異常構造情況，并且不明確異常構造的具體位置。此時探測人員就可以利用同點多角度的探測方法在探測過程中對探測角度進行適當改變，以免探測過程中某些地方被遺漏影響探測效果，同時還要讓線圈和異常體的耦合達到最佳狀態，這樣可以為二次場信號的獲取奠定良好的基礎。

（二）在煤礦防治水中三維地震探測技術的有效應用

一般在煤礦開采過程中如果煤層的厚度在一米以上，煤層就會出現一定的反射波，這主要是由于煤層的阻波抗和周邊巖層的阻波抗之間存在一定的差異性。一旦存在陷落柱、頂板損壞，采空區頂板下沉等一系列地質情況時，工作人員就可以將這些地質情況真實地反映在地震時間剖面上，探測人員可以利用反射波組的中斷或者消失來獲取相關的數據。如果頂板出現的破壞類型比較多而且是不規則的，那它產生的低頻干擾就比較多，此時探測人員就可以根據這些干擾數據對陷落柱和采空區進行有效識別。在明確了陷落柱和采空區之后，還需要工作人員對其中的含水情況進行進一步探測。目前在煤礦防治水中，三維地震探測技術的有效應用不僅可以探測出陷落柱柱體的大小，而且還可以探測出塌陷物充填膠結情況，尤其是針對一些排列比較混亂，成分比較復雜、松散、密度比較小的填充物，其在探測過程中會取得更加良好的效果。

（三）在煤礦防治水中瑞雷波法的有效應用

瑞雷波法在煤礦防治水中的具體應用主要探測的是煤礦井下的積水情況，它在探測的過程中主要采用的是瑞雷波探測儀。在實際操作的時候也需要探測人員對探測點間距進行科學合理的設置，一般需要控制在25 米左右。并且還要對探測器點進行科學設置，一般一個探測面分布的探測器點六個左右。通常瑞雷波探測儀采用的是超前探測模式，整個探測過程是向牽引外幫方向開展探測。瑞雷波法探測技術能夠準確的探測出工作面切眼之外的外邦富水情況，為接下來防水工作開展提供了有效的數據支持，提升了工作面切眼外防水效果。此外，在煤柱寬度設計的過程中還可以對以上探測數據進行有效應用，這樣可以更加精準的探測出積水范圍，不斷強化煤礦防治水效果。

四、在煤炭防治水中不斷強化綜合物探技術應用效果的相關策略

在煤礦開采力度不斷加大的背景下，煤礦防治水工作開展的難度也越來越大。因此煤礦企業在開展煤礦防治水工作的過程中要根據企業的實際情況組織防治水技術人員開展有效的培訓工作，不斷豐富防治水技術人員的探測知識，提升他們的探測技術水平。在具體培訓活動落實的過程中，煤礦企業需要根據目前煤礦防治水工作面臨的現狀對防治水技術進行科學合理的選擇，一方面要組織防治水技術人員開展有效的理論培訓工作，不斷豐富他們的理論知識，提升他們的專業水平，另一方面要組織防治水技術人員開展相關的實踐活動，不斷提升他們的實踐操作水平，豐富他們的實踐經驗，鍛煉他們應對煤礦突水事故的能力，從而提升培訓的實效性。不過在理論培訓的過程中，煤礦企業要對培訓內容進行科學合理的選擇，確保培訓內容的豐富性和先進性，幫助防治水技術人員建立完善的探測知識體系，促進煤礦防治水工作人員在具體實踐的過程中能夠對綜合物探技術進行系統性整體性的應用。同時還可以通過交流會或者講座的形式，組織技術工作人員相互之間交流各自的實踐經驗，不斷吸收和內化相關的理論知識。鼓勵技術人員到一線進行實踐體驗，將對各項綜合物探技術的要點進行精準掌握，不斷提升煤礦防治水中綜合物探技術的應用效果，最大限度的降低煤礦水害事故發生的概率，為煤礦生產活動的順利有效開展提供全面性的保障，有效提升煤礦生產的經濟效益。

結語：綜上所述，煤炭防治水工作在開展的過程中對于綜合物探技術的有效應用能夠在一定程度上降低煤礦水害事故發生的概率。為了最大限度的發揮綜合物探技術的價值和作用，需要煤礦企業不斷提升煤炭防治水技術人員對于綜合物探技術的應用水平，根據實際情況對綜合性物探技術進行科學合理的選擇，為煤礦防治水工作提供全面可靠的數據支持，不斷提升煤礦防治水工作的效果和質量，促進煤礦生產活動順利有效安全開展。