李炎博

【摘 要】我國經(jīng)濟的快速發(fā)展以及社會的建設需要大量的能源支持，煤炭產(chǎn)業(yè)是能源行業(yè)主要的組成部分，對于國計民生具有重要的戰(zhàn)略意義。長期以來，煤礦災害成為制約煤礦企業(yè)發(fā)展，降低經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益的重要因素，運用先進的技術對煤礦地質(zhì)災害進行勘察是降低災害影響的有效措施。本文在實踐的基礎上研究了煤礦地質(zhì)災害的相關問題，并就運用地球物理方法對煤礦地質(zhì)災害進行勘察做了簡要的探討。

【關鍵詞】煤礦地質(zhì)災害；地球物理法；勘探方法

目前我國已經(jīng)成為產(chǎn)煤大國，并且煤炭在國民經(jīng)濟中所占的比重一直居高不下，這種對煤炭的過度依賴以及單一化的生產(chǎn)模式對于資源的可持續(xù)供應以及產(chǎn)業(yè)結構的調(diào)整造成了非常不利的影響。此外，我國的煤礦生產(chǎn)還面臨著技術及設備落后，管理方式及制度建設缺失等一系列問題，近些年頻發(fā)的煤礦地質(zhì)災害成為我國傳統(tǒng)煤炭產(chǎn)業(yè)難以適應現(xiàn)代社會發(fā)展的突出表現(xiàn)，對人民的生命財產(chǎn)安全以及生態(tài)環(huán)境造成了巨大的破壞，嚴重制約了煤炭產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1.煤礦地質(zhì)災害概述

1.1煤礦地質(zhì)災害的類型

目前對煤礦地質(zhì)災害類型的劃分主要依據(jù)是災害發(fā)生的形式及影響程度，具體來講有以下三種地質(zhì)災害：第一是突發(fā)性地質(zhì)災害，常見的有井下突水、瓦斯爆炸、煤與瓦斯突出等，這類地質(zhì)災害持續(xù)時間很短，但是蘊含較大的能量，由于不能及時做好應急措施，往往造成嚴重的危害；第二是漸發(fā)性地質(zhì)災害，這種災害具有一個慢性發(fā)展過程，持續(xù)時間較長，但是一旦形成一定規(guī)模就會對自然環(huán)境造成不可修復的破壞，如沙漠化、水土流失、地面沉降等；第三是多樣性地質(zhì)災害，簡單來說就是可能突發(fā)也可能漸發(fā)的地質(zhì)災害類型，這種災害的發(fā)生機理比較復雜，隨著外力的改變呈現(xiàn)不同形式的發(fā)展態(tài)勢，如滑坡、岸邊坍塌、地裂縫等。

1.2煤礦地質(zhì)災害的特點

煤礦地質(zhì)災害牽涉到多方面的問題，無論是其發(fā)生機制還是引起的后果都具有復合型的特點。具體來講有以下特征：第一是群發(fā)性，多數(shù)煤礦地質(zhì)災害會造成生態(tài)環(huán)境的破壞，而生態(tài)系統(tǒng)具有嚴密的相互依賴關系，煤礦作業(yè)造成的地質(zhì)環(huán)境失衡通常不是孤立存在的，在某一礦區(qū)甚至更大范圍內(nèi)形成災害群；第二是區(qū)域性，煤礦造成的災害通常集中在煤礦區(qū)及其輻射帶，受到災害內(nèi)部聯(lián)系的制約，災害在空間上的擴布表現(xiàn)出區(qū)域性特征；第三是發(fā)生形式多樣化，無論是災害持續(xù)的時間，還是災害引起的影響、作用方式、地質(zhì)構造變形情況等都呈現(xiàn)出多樣化的發(fā)展態(tài)勢。

2.地球物理法在煤礦地質(zhì)災害勘探中的應用

地球物理法在尋找礦產(chǎn)資源、探查隱伏礦床方面取得了廣泛的應用，并表現(xiàn)出了技術的優(yōu)越性。當出現(xiàn)煤礦地質(zhì)災害時，一般都會造成煤礦地下介質(zhì)層產(chǎn)生物性差異，這種物性差異同樣可以運用地球物理法進行探查。

2.1瞬間電磁法勘探技術

瞬間電磁法工作的基本理論是電磁感應原理，具體方法為向地下傳送一次場，這種傳送一般是通過不接地回線以及接地回線來完成的，在傳送的間隔時間段內(nèi)，對地下介質(zhì)產(chǎn)生的隨時間變化而變化的二次場進行測量，通過分析二次場的衰減特征，就可以對煤礦地下介質(zhì)的規(guī)模、性質(zhì)、電性以及產(chǎn)狀等進行判定。利用這種方法還能夠對采空區(qū)、斷層地質(zhì)等問題進行間接性的解決。該技術采用的是單純性的二次場探測技術，因此相對傳統(tǒng)的電性方法而言具有抗擾能力強、環(huán)境因素影響小、縱橫分辨率高、靈敏性強等優(yōu)勢。此外，瞬間電磁勘探技術能夠很好地對地下介質(zhì)進行響應，因此非常適合于煤層頂?shù)装逅畬觿澐止ぷ饕约懊簩酉萋渲綔y等工作。

2.2高密度電法勘探技術

高密度電法勘探技術屬于直流電阻率方法，是一種在近幾年發(fā)展起來并在煤礦災害勘察中取得廣泛應用的物探方法。在應用高密度電法進行探測時需要保證地下介質(zhì)間存在導電性差異。具體方法為向大地供應直流電，通過點陣式布局方法對對電極進行設置，然后對樣本進行密集的觀測，并對電場特征進行深入的分析。在進行視電阻率的計算時，同一般的電阻率計算方法類似，在a、b兩個電極進行供電，設電流為I，在m、n兩級測量電位差，設為△U，進而計算得出視電阻率的準確值PS=K△U/I。通過對視電阻值進行分析得出煤礦底層中的電阻分布特征，并在此基礎上對地層、冒裂帶以及圈閉異常進行判定。

2.3放射性元素勘探技術

放射性元素勘探技術中設計的勘探對象主要是氡元素，巖石中存在的氡元素在正常情況下保持相對穩(wěn)定狀態(tài)，而當煤礦作業(yè)對地質(zhì)體產(chǎn)生影響時，特別是其橫向連續(xù)性遭受大規(guī)模的破壞時，就會使巖石中的氡元素發(fā)生異變，這種異變主要是由于元素在轉移過程中集聚作用引起的，當這種異變達到一定程度時就可以在地表進行探測，進而分析地質(zhì)體的破壞狀況。

在產(chǎn)生采空區(qū)的煤礦中，氡射氣元素就會向著采空區(qū)轉移并形成規(guī)模性的聚集現(xiàn)象，與采空區(qū)的正常形態(tài)形成明顯的差異。通過對這一區(qū)域的氡元素衰變所釋放的α射線進行探測，可以實現(xiàn)采空區(qū)規(guī)模和界限的準確判定。除此之外，還能夠根據(jù)射線峰值的異常情況判定巖溶陷落柱的具體情況。由于煤礦作業(yè)造成地下構造產(chǎn)生程度不一的變化，而氡氣可以通過這些地址構造、巖峰裂隙、地下水等通道或者介質(zhì)涌向地表，因此可以對地表氡氣的濃度和擴散速率進行檢測，從而獲得地下裂隙信息，并且能夠掌握地質(zhì)體基本的開啟度、破裂度以及連通性，這些信息對于滑坡的預防具有重大的意義。

氡氣屬于惰性氣體，性質(zhì)相對穩(wěn)定，能夠保證在地下進行長時間的運移，這些氡氣以及其子體在轉移過程中會受到途徑物質(zhì)的影響。使其溫度發(fā)生變化，溫度升高就會使煤礦中氡氣的析出量隨著溫度變化呈現(xiàn)出規(guī)律性的變動，因此運用同位素分析技術對地表氡氣進行測量和分析可以對地下火源的具體情況進行較為準確的判定。

3.結論

煤炭產(chǎn)業(yè)的良性運作對我國經(jīng)濟的發(fā)展以及核心競爭力的提升具有重要意義。但是由于技術和管理水平的限制，在煤炭生產(chǎn)環(huán)節(jié)往往會出現(xiàn)很多的意外狀況，特別是煤礦地質(zhì)災害的發(fā)生，對于人民的生命安全能夠造成嚴重的威脅，并直接影響到煤炭企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。為此，必須增強安全生產(chǎn)管理力度，運用先進的技術設備對煤礦地質(zhì)環(huán)境進行實時的監(jiān)測。目前地球物理方法是發(fā)展相對成熟、應用較為廣泛的勘探技術，根據(jù)煤礦實際的地質(zhì)構造特點、勘探對象的地球物理特征以及其他各項條件選擇科學合理的勘探技術能夠取得理想的勘察效果，為煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實的基礎。 [科]

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