王詩海 魏文杰 宋燕鵬

摘 要：伴隨煤礦開采的機械化程度的不斷提高，現(xiàn)對于煤礦地質(zhì)情況的探測也提出了更高要求。為進(jìn)一步提高煤炭企業(yè)的經(jīng)濟效益，就必須充分了解和掌握影響煤礦生產(chǎn)及建設(shè)的各類地質(zhì)因素和地質(zhì)條件。物探技術(shù)的應(yīng)用則為煤礦地質(zhì)的探測提供了新的方法和技術(shù)。文章簡單介紹了物探對于煤礦地質(zhì)探測的作用，現(xiàn)煤礦地質(zhì)探測當(dāng)中所使用的物探方法及技術(shù)，并就物探技術(shù)在探測煤礦地質(zhì)中的實際應(yīng)用展開了討論。

關(guān)鍵詞：物控技術(shù)；探測；煤礦地質(zhì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.079

1 物探對煤礦地質(zhì)探測的作用

一方面，要求于地面選擇適當(dāng)?shù)目碧椒椒?，如地面高分辨二維地震勘探、地面高分辨三維地震勘探、電法探測等，以為煤礦的開采規(guī)劃設(shè)計提供科學(xué)地質(zhì)依據(jù)；另一方面，要求在安裝大型超千噸綜采設(shè)備或是于開采前，應(yīng)于礦井下對開采區(qū)工作面的各類地質(zhì)異常體進(jìn)行查明和控制，包括小斷層、小褶曲、煤層厚度改變、煤層沖刷、剝蝕、煤層分叉、陷落柱、巖溶及老空間分布、可能會出現(xiàn)涌水或瓦斯涌出情況的點或通道、頂?shù)装宓母凰闆r、頂板穩(wěn)定性等[1]。這些地質(zhì)異常情況會極大地影響煤礦開采工作的順利進(jìn)行，即使是小規(guī)模的地質(zhì)異常情況，若未及時進(jìn)行有效探測，也會影響開采系統(tǒng)布局的合理性，導(dǎo)致資源浪費，嚴(yán)重的還會影響工作面開采及各類水害的預(yù)防和治理，甚至危及整個礦井安全。若發(fā)生問題，將會造成巨大的經(jīng)濟損失。因此，物探對于煤礦地質(zhì)的探測而言具有非常重要的現(xiàn)實意義。

2 煤礦地質(zhì)探測當(dāng)中所使用的物探方法及技術(shù)

2.1 煤礦地質(zhì)探測當(dāng)中所使用的物探方法

為有效解決煤礦開采過程當(dāng)中的各類問題，提高煤礦開采效率，近些年來，我國不斷研發(fā)新技術(shù)，以提高煤礦地質(zhì)探測的準(zhǔn)確度和精密度。依探測空間進(jìn)行分類，當(dāng)前用于煤礦地質(zhì)探測當(dāng)中所使用的物探方法主要包括3類：地面物探、測井及礦井物探，其中地面物控包括重力勘探法、磁法勘探法、電法勘探及地震勘等；測井包括電法測井、放射性測井、聲波測井、熱測井及磁測井等；礦井物控包括地震法、電法、巷道重力法、磁法、放射性法及紅外線遙測等。依物理場進(jìn)行分類，當(dāng)前應(yīng)用于煤礦地質(zhì)探測所使用的物探方法主要有重力、磁法、電法、地震、地?zé)峒胺派湮坏?種。

2.2 煤礦地質(zhì)探測當(dāng)中所使用的物探技術(shù)

（1）高密度數(shù)字三維地震技術(shù)。此技術(shù)的分辨率、密度及覆蓋率均較高，可檢測超2 m斷層的落差，同時檢測直徑為20 m的陷落柱。相關(guān)工作人員曾于復(fù)雜山丘地區(qū)實施了2.5 m的落差試驗，進(jìn)一步確定了此技術(shù)檢測的準(zhǔn)確性。（2）三維地震疊前偏移處理技術(shù)。應(yīng)用此技術(shù)可有效避免采取傳統(tǒng)技術(shù)所造成的錯誤成像、橫向分辨率偏高的問題，同時還可更加清晰地顯示地質(zhì)構(gòu)造邊界及小陷落柱的情況。（3）屬性本解釋技術(shù)。此技術(shù)主利用地震反射波頻率、震動、能量等，通過對三維數(shù)據(jù)進(jìn)行計算和分析，從而獲取地震屬性數(shù)據(jù)體。利用此技術(shù)可快速獲取小型結(jié)構(gòu)剖面圖，同時具較高解釋精度。（4）巖性反演資料處理及解釋技術(shù)。此技術(shù)有利于地震剖面縱向分辨率的提高，同時可提高弱反射波的可檢測性，從而準(zhǔn)確了解煤層中瓦斯的分布情況及含水層的富水情況，為煤礦開采的規(guī)劃與設(shè)計提供了客觀、可靠依據(jù)。

3 物探技術(shù)在探測煤礦地質(zhì)中的應(yīng)用

3.1 物探技術(shù)在煤礦地質(zhì)開采中防治水災(zāi)害的應(yīng)用

依我國多年來對于物探技術(shù)的應(yīng)用成果來看，使用物探技術(shù)對于煤礦地質(zhì)開采中防治水災(zāi)害的作用主要體現(xiàn)在以下方面：（1）可用于探測各類礦井水文地質(zhì)問題，如開采區(qū)域前方的老窖積水區(qū)、開采面底板的隔水層厚度、含水層的富水性、隱藏的導(dǎo)水通道、陷落柱的富水性等，其探測準(zhǔn)確率超90%。（2）利用瞬變電磁超前預(yù)測系統(tǒng)，可預(yù)測當(dāng)前開采區(qū)域前150m左右的含水構(gòu)造，且其預(yù)測準(zhǔn)確度超過90%。

3.2 物探技術(shù)在防治煤礦地質(zhì)開采中地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)用

物探技術(shù)在防治煤礦地質(zhì)開采中地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下方面：

（1）相干體與方差體技術(shù)的使用。相干體及方差體技術(shù)的工作原理為可充分利用三維資料當(dāng)中的所有CDP電信息，以免實施常規(guī)抽線解釋時發(fā)生遺漏小斷層的情況。另外，實施三維成像時，還可利用數(shù)據(jù)切片及透視等方式分析并處理地下斷層，以三維圖像的方式來進(jìn)行解釋。相干體及方差體切片具強斷層敏感性，利用相干體及方差體的這一特征，可直接利用解釋系統(tǒng)在相干體或是方差體的切片上來對斷層進(jìn)行解釋。依解釋閉合點可于常規(guī)剖面圖上來顯示或是修改斷層，然后再在相干體或是方差體切片上實施閉合調(diào)整，即可于地震反射層位對之前的斷層空間分布模型進(jìn)行解釋。（2）應(yīng)用于采礦區(qū)構(gòu)件機理分析當(dāng)中。進(jìn)行煤礦開采時，作業(yè)人員往往會遇到突水狀況，突水情況不僅會阻礙煤礦開采的順利進(jìn)行，而且還可能會引起煤礦安全事故。面對這種情況，即可利用物探技術(shù)中的三維地震勘探法進(jìn)行探測。注意在探測前應(yīng)了解煤層表面的水文情況，同時對抽水孔數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以提高探測的準(zhǔn)確性，從而加強對采礦區(qū)域水文地質(zhì)情況的了解。之后再利用三維地震勘探方法對煤層頂板砂巖的含水層厚度和深度進(jìn)行檢測，同時探測煤層深度及結(jié)構(gòu)變化，再依探測結(jié)果制定科學(xué)、合理的作業(yè)方案，以確保作業(yè)的安全性。（3）等時切片技術(shù)的應(yīng)用。利用等時切片技術(shù)可顯示某一時刻三維數(shù)據(jù)體當(dāng)中的所有地震信息，從而反映同一時刻不同地質(zhì)層位的分布情況，其中水平切片上的"同相軸"強度是對反射波強度的反映，反射波"同相軸"的錯開大小則對應(yīng)著斷層斷距的大小，且水平切片的小斷層分辨能力明顯強于垂直時間剖面。

4 結(jié)語

實踐表明，將物探技術(shù)應(yīng)用于探測煤礦地質(zhì)當(dāng)中有利于探明引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的地質(zhì)原因，在物性前提具備、工作方法選擇得當(dāng)?shù)那疤嵯拢锾郊夹g(shù)可在煤礦地質(zhì)的探測當(dāng)中發(fā)揮非常重要的作用。同時，多年來的實際工作成果也顯示，物探技術(shù)的應(yīng)用確實可為煤礦開采作用中的地質(zhì)災(zāi)害、水災(zāi)害的預(yù)防與治理提供可靠地質(zhì)資料。為充分發(fā)揮物探技術(shù)在煤礦地質(zhì)探測中的作用，相關(guān)工作人員需對物探技術(shù)應(yīng)用的理論及方法進(jìn)行進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

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