如何以綜合物探探測水文地質(zhì)條件

周彥輝

摘 要：在煤炭礦井生產(chǎn)中，對礦井水源、水量及涌水通道等礦井水文地質(zhì)信息進(jìn)行有效探明，一直是礦井生產(chǎn)安全管理的重中之重。但礦井水文地質(zhì)條件所獨(dú)有的隱蔽性與區(qū)域性，使得很難通過一般手段對其進(jìn)行準(zhǔn)確勘明。因此，通過綜合物探技術(shù)對礦井水文地質(zhì)情況進(jìn)行勘測便具有重要的現(xiàn)實意義。筆者在此重點針對瞬變電磁法和探地雷達(dá)法結(jié)合物探專業(yè)技術(shù)在煤炭礦井水文地質(zhì)中綜合應(yīng)用進(jìn)行了分析，以此來為提高礦井內(nèi)偵查的安全工作提供有利保證。

關(guān)鍵詞：綜合物探；探測水文地質(zhì)；綜合研究

前言：合理運(yùn)用綜合物探技術(shù)加強(qiáng)對煤炭礦井水文地質(zhì)的有效分析，有利于降低礦井內(nèi)各類事故的發(fā)生率，保證各項生產(chǎn)計劃的順利完成。綜合物探技術(shù)在使用中具有探測效率高、環(huán)境適應(yīng)性好等特點，因此，結(jié)合煤炭礦井水文地質(zhì)分析的實際要求，有利于獲取可靠的有關(guān)礦井采空積水區(qū)的更多信息，確保礦區(qū)水文地質(zhì)勘探結(jié)果的合理科學(xué)性。

1.不同的物探技術(shù)分析

1.1瞬變電磁法的使用原理

瞬變電磁法對礦區(qū)的含水量具有很好的探測效果，在本質(zhì)上屬于時間域電磁法，它的運(yùn)用原理是利用圍巖和目標(biāo)體之間具有的明顯電性差異從而判斷目標(biāo)體的具體位置，如果勘測過程中巖石本身含水量高，則被勘測的圍巖和目標(biāo)體之間的電性差異也會很大，此時，這種情況利用瞬變電磁法判斷也是最方便準(zhǔn)確的，瞬變電磁法使用方法是首先用不接地回線或者接地電源向地底發(fā)送一次脈沖場，在一次脈沖的發(fā)送期間，利用回線或者電偶極接受由受一次脈沖脈沖電波激勵產(chǎn)生渦流的非穩(wěn)定電場，及感應(yīng)二次場，這種探測方法屬于時域電磁感應(yīng)法，它在一定程度上能夠很好消除噪聲源對勘測的干擾。其相較于其他電法勘測技術(shù)，還具備響應(yīng)形態(tài)簡單、體積效應(yīng)小、分層能力強(qiáng)、穿透性好等諸多優(yōu)點，同時還能夠同步完成剖面測量與測深工作，有利于實現(xiàn)礦井水文地質(zhì)情況的高效、精準(zhǔn)測定。

1.2探地雷達(dá)法的原理

探地雷達(dá)法在使用中可以為各種地質(zhì)問題的有效處理提供必要的參考信息，為綜合物探技術(shù)實際應(yīng)用范圍的擴(kuò)大提供了可靠的保障。運(yùn)用探地雷達(dá)法完成相關(guān)的水文地質(zhì)問題的處理時，應(yīng)加強(qiáng)對麥克斯韋方程組的深入理解，運(yùn)用“變化的磁場能夠產(chǎn)生變化的電場、變化的電場能夠產(chǎn)生變化的磁場”的理論，對煤礦礦井水文地質(zhì)分析中相關(guān)存在問題進(jìn)行必要的分析，減少礦井內(nèi)生產(chǎn)計劃實施中存在的安全隱患。探地雷達(dá)使用中的探測原理是將不同介質(zhì)的介電常數(shù)及電阻率作為主要的參考依據(jù)，結(jié)合高頻無線電磁波對介質(zhì)內(nèi)部不可見的物質(zhì)進(jìn)行必要的分析與處理的地球物理方法。通過脈沖形式產(chǎn)生電磁波，進(jìn)而通過礦井對地下介質(zhì)能量吸收的多少進(jìn)行必要的分析，從而探測到煤礦礦井水文地質(zhì)災(zāi)害的相關(guān)要素。

2.綜合物探技術(shù)在煤礦礦井水文地質(zhì)中的應(yīng)用

2.1瞬變電磁法的實際應(yīng)用

瞬變電磁法在具體的操作過程中，需要技術(shù)人員預(yù)先選擇地理位置良好的巷道，這樣才有利于合理運(yùn)用多種物探技術(shù)，對礦井采空積水區(qū)的地質(zhì)特征信息進(jìn)行深入的分析，使得人們可以準(zhǔn)確的找到煤礦礦井采空區(qū)的區(qū)域范圍，更加了解煤礦礦井采空區(qū)的安全情況。與此同時，結(jié)合煤礦礦井的實際概況，運(yùn)用偶極瞬變電磁法對采空積水區(qū)進(jìn)行勘探，具體的工作流程為：采取有效的方式將發(fā)射線圈與接收線圈置于相同的位置，并將二者之間的距離控制在10m的范圍內(nèi)，探測方向應(yīng)指向被測物質(zhì)內(nèi)部，對探測深度100m之內(nèi)的地質(zhì)狀況進(jìn)行必要的分析，并將發(fā)生頻率設(shè)置為25Hz，發(fā)射電流保持在17A左右，對應(yīng)的時間窗口保持在20門左右，開始測量。在測量時要注意偶極瞬時電磁法使用中探測方向指向煤層內(nèi)部，并將接收線與發(fā)射線圈之間的距離保持在大于8m的范圍內(nèi)。

井田內(nèi)構(gòu)造地質(zhì)體往往與其周圍介質(zhì)的電阻率有差異，一般寒武系灰?guī)r和煤系的電阻率要高于其周圍巖層，而含水?dāng)鄬雍土严兜碾娮杪势汀Ｍ瑫r，斷層溝通不同地層時，其構(gòu)造內(nèi)部的破碎物的特性也會存在明顯差異，包括透水性與富水性。一般情況下，灰?guī)r、砂巖地層中的斷層破碎帶電阻率偏低，而其富水性較好，在泥巖和砂質(zhì)泥巖中則恰恰相反。這正是瞬變電磁法勘測地層裂隙與含水層富水性的主要依據(jù)。

2.2探地雷達(dá)法在水文地質(zhì)的實際應(yīng)用

將反射剖面法作為探地雷達(dá)法的主要操作方法，選用地質(zhì)雷達(dá)儀，并將頻率設(shè)置在一定的范圍內(nèi)，對煤礦礦井測量區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。通過對所有采集數(shù)據(jù)的有效分析，可以在一定范圍內(nèi)制作出科學(xué)的剖面圖，進(jìn)而對煤礦礦井水文地質(zhì)災(zāi)害的影響范圍進(jìn)行綜合地評估。一般情況下，探地雷達(dá)法其勘測深度一般保持在1.5米以上時，就會產(chǎn)生較為明顯的反射同相軸現(xiàn)象；而處于1.5米以下時，就不會產(chǎn)生煤炭地下分層現(xiàn)象；在探測深度保持在6米上下波動范圍之內(nèi)時，則會出現(xiàn)比較復(fù)雜的反射同相軸。所以，根據(jù)上文描述，在0米到6米的區(qū)域內(nèi)時，地下煤層是比較穩(wěn)定的。但是在小于6米的區(qū)域內(nèi)的煤層，反射同相軸較為復(fù)雜難辨，那就肯定會有采空區(qū)的出現(xiàn)，這就意味著容易發(fā)生煤層坍塌的現(xiàn)象。結(jié)合物探技術(shù)的綜合成果，可以制作出科學(xué)合理的剖面圖，這樣大大方便了技術(shù)人員的操作，準(zhǔn)確的找到煤礦礦井采空區(qū)的區(qū)域范圍，這樣提高了技術(shù)人員的工作效率。探地雷達(dá)法使用中主要的優(yōu)點體現(xiàn)有操作流程簡單，連續(xù)檢測效果良好；使用中的探測效率高、速度快，能夠滿足地質(zhì)調(diào)查的各種需求；同時探地雷達(dá)法的采樣率相對較高，為無損檢測技術(shù)應(yīng)用效果的增強(qiáng)提供了可靠的保障。

結(jié)語：采取有效的措施實際應(yīng)用在煤炭礦井水文地質(zhì)勘探工作中，能夠提升礦井內(nèi)勘測工作效率。在礦井事業(yè)發(fā)展的越來越火熱中，科學(xué)的、有效的、合理的對綜合物探技術(shù)的使用，大大提高了其勘探工作的效率，業(yè)績明顯提高，增強(qiáng)礦井水文地質(zhì)的應(yīng)用效果。在上文中主要通過探地雷達(dá)法與瞬變電磁法的綜合物探方式，勘測獲取勘測區(qū)富水區(qū)位置、產(chǎn)狀、形態(tài)、特性等參數(shù)，并通過鉆探施工進(jìn)行實驗驗證，進(jìn)一步證實了綜合物探技術(shù)的可行性與準(zhǔn)確性。

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