＊張建強(qiáng)

（華陽(yáng)新材料科技集團(tuán)開(kāi)元礦業(yè)有限責(zé)任公司 山西 045400）

引言

物探技術(shù)在我國(guó)煤礦地質(zhì)探測(cè)過(guò)程中的應(yīng)用范圍相對(duì)較廣，并在其中發(fā)揮著極為重要的作用和價(jià)值。在煤礦的實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中難免會(huì)遇到各種各樣的難以抗拒的自然災(zāi)害或地質(zhì)異常等狀況，不但對(duì)煤礦的開(kāi)采效率造成不利影響，還會(huì)帶來(lái)極大的安全隱患和事故風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而威脅礦區(qū)作業(yè)者的生命安全。因此在煤礦地質(zhì)探測(cè)過(guò)程中應(yīng)對(duì)自身所使用的的探測(cè)技術(shù)進(jìn)行不斷革新，以提升開(kāi)采效率，降低開(kāi)采風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，物探技術(shù)的有效應(yīng)用可深入了解和掌握采煤層結(jié)構(gòu)，從而為有效規(guī)避開(kāi)采過(guò)程中地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生起到關(guān)鍵作用。進(jìn)而提高煤礦開(kāi)采的安全性及煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，并為煤礦行業(yè)的發(fā)展起到積極推動(dòng)作用。

1.物探技術(shù)在煤礦地質(zhì)探測(cè)中的作用

煤炭產(chǎn)業(yè)作為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，此產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定性存在一定的內(nèi)在聯(lián)系。就現(xiàn)階段我國(guó)的能源資源發(fā)展現(xiàn)狀而言，在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)及社會(huì)發(fā)展所需的主體能源依然將是煤炭能源，因此，保障煤炭資源的穩(wěn)定供應(yīng)變得至關(guān)重要。目前我國(guó)煤礦資源的開(kāi)采多以地下采煤的形式為主，但在開(kāi)采條件和開(kāi)采技術(shù)的雙重影響下，制約了我國(guó)煤炭開(kāi)采技術(shù)機(jī)械化、自動(dòng)化及智能化水平的發(fā)展，加之井下作用環(huán)境惡劣、開(kāi)采深度不但增加以及開(kāi)采量不斷增大，導(dǎo)致開(kāi)采過(guò)程中安全事故的發(fā)生頻次呈逐漸上升趨勢(shì)，不但會(huì)影響煤炭企業(yè)的開(kāi)采效率和開(kāi)采質(zhì)量，致使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益嚴(yán)重受損，還會(huì)威脅作業(yè)人員的生命安全。

在此背景下，在煤炭地質(zhì)探測(cè)過(guò)程中引入了物探技術(shù)，以更加精準(zhǔn)、高效的獲取采煤層的具體信息，從而為煤礦的安全開(kāi)采保駕護(hù)航，并為其提供一系列重要的信息與技術(shù)支持，以順應(yīng)煤炭行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)與要求。隨著我國(guó)信息時(shí)代的極速發(fā)展，物探技術(shù)以其出色的優(yōu)勢(shì)在各種探測(cè)技術(shù)中脫穎而出，其中主要包括：（1）操作簡(jiǎn)便；（2）施工簡(jiǎn)易；（3）探測(cè)質(zhì)量?jī)?yōu)異等優(yōu)勢(shì)，使其在煤炭地質(zhì)探測(cè)過(guò)程中得到了廣泛應(yīng)用。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的物探技術(shù)起步較晚，技術(shù)手段相對(duì)落后，但是隨著我國(guó)煤炭探測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，物探技術(shù)已得到明顯提升，且在煤炭地質(zhì)探測(cè)過(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。物探技術(shù)中涵蓋了多種技術(shù)，主要包括：（1）電法勘探法；（2）地面高分辨三維地震勘探法；（3）地面高分辨二維地震勘探法等多種類型，在當(dāng)前地質(zhì)災(zāi)害、水災(zāi)害的防治過(guò)程中有效引入了多項(xiàng)物探技術(shù)，且應(yīng)用效果良好。在使用物探技術(shù)探測(cè)煤礦地質(zhì)時(shí)，首先要掌握煤礦區(qū)域的具體環(huán)境，并充分了解探測(cè)的具體要求和主要目的，從而選擇合適的探測(cè)方法，以實(shí)現(xiàn)最終探測(cè)目的。其次，開(kāi)采前應(yīng)將大型超千噸綜采設(shè)備進(jìn)行妥善安裝，以便對(duì)開(kāi)采過(guò)程中各類地質(zhì)異常情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而確保開(kāi)采系統(tǒng)布局的科學(xué)性、合理性。

2.煤礦地質(zhì)探測(cè)中可采用的物探方法與技術(shù)

雖然物探技術(shù)在煤礦地質(zhì)探測(cè)過(guò)程中的應(yīng)用已十分廣泛，但是在應(yīng)用過(guò)程中存在著不同的應(yīng)用方法與技術(shù)。因此，在實(shí)際探測(cè)過(guò)程中需要以實(shí)際探測(cè)需求以及煤礦地質(zhì)的環(huán)境條件為依據(jù)科學(xué)選取相應(yīng)的技術(shù)與方法，以最大限度的提高探測(cè)工作的精準(zhǔn)度，從而降低開(kāi)采過(guò)程中危險(xiǎn)因素的存在概率。

(1)煤礦地質(zhì)探測(cè)中應(yīng)用的物探方法

近年來(lái)，我國(guó)物探技術(shù)已逐漸發(fā)展成熟，促使煤礦地質(zhì)探測(cè)中的精準(zhǔn)度得到有效提高。以探測(cè)空間為分類依據(jù)可將物探方法分為以下三種：①地面物探：此物探方法最為常見(jiàn)，其中包含四種方法，包括：A.地震勘探法地震勘探法；B.地震勘探法；C.重力勘探法；D.磁法勘探法等。②礦井物探：此物探方法主要涵蓋了以下幾種方法：A.地震法；B.磁法；C.電法；D.放射性法；E.紅外遙測(cè)法等。③測(cè)井物探：此物探方法中囊括了：A.磁測(cè)井；B.放射性測(cè)井；C.電法測(cè)井；D.超聲波測(cè)井等四種方法。在進(jìn)行選擇時(shí)要以煤礦地質(zhì)的實(shí)際情況為依據(jù)，以促使探測(cè)效果達(dá)到最佳狀態(tài)。

(2)煤礦地質(zhì)探測(cè)中應(yīng)用的物探技術(shù)

在煤炭自身物理特征的影響下，導(dǎo)致其導(dǎo)電性與巖土的導(dǎo)電性存在較大差異，因此，在實(shí)際探測(cè)過(guò)程中，為了在提高地質(zhì)探測(cè)效率的同時(shí)節(jié)約探測(cè)成本，多以地電法探測(cè)為主。此物探技術(shù)可準(zhǔn)確探測(cè)出煤礦地質(zhì)區(qū)域內(nèi)的資源區(qū)、巖土區(qū)以及采空區(qū)，從而為煤礦的安全開(kāi)采提供技術(shù)保障。但若想在地質(zhì)探測(cè)過(guò)程中將其中的斷層、水層等現(xiàn)象的存在情況進(jìn)行明確探測(cè)，則需采用地震法進(jìn)行探測(cè)，此物探技術(shù)可準(zhǔn)確探測(cè)出其中的潛在危險(xiǎn)因素，從而有助于煤礦開(kāi)采工作的順利開(kāi)展?，F(xiàn)階段在煤礦地質(zhì)探測(cè)過(guò)程中常用的物探技術(shù)主要有以下幾種：

①高密度數(shù)字三維地震技術(shù)：該物探技術(shù)對(duì)小型煤礦地質(zhì)的探測(cè)效果最優(yōu)，利用此物探技術(shù)可最大程度的提高探測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度，尤其是在斷層、陷落柱等方面。與傳統(tǒng)數(shù)字地震探測(cè)技術(shù)相比，數(shù)字三維技術(shù)的密度、分辨率以及覆蓋率更高，且應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用效果更優(yōu)。與此同時(shí)，對(duì)探測(cè)人員的專業(yè)技能提出了更高要求。

②三維地震疊前偏移處理技術(shù)：在多種因素的影響下，在一定程度上導(dǎo)致傳統(tǒng)三維地震成像技術(shù)的成像結(jié)果出現(xiàn)偏差，從而對(duì)煤礦綜合性評(píng)估與系統(tǒng)判斷產(chǎn)生不利影響。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，將疊前偏移技術(shù)與三維地震成像進(jìn)行有效融合，不但有助于提高成像效果，避免因成像錯(cuò)誤影響煤礦地質(zhì)評(píng)估結(jié)果，還可以使構(gòu)造邊界小陷落柱的具體情況準(zhǔn)確無(wú)誤的顯示出來(lái)。

③屬性本解釋技術(shù)：此物探技術(shù)主要通過(guò)分析與提取地震波信號(hào)數(shù)據(jù)來(lái)掌握煤礦地質(zhì)的地震剖面，并為煤礦地質(zhì)環(huán)境做出高精度的解釋，應(yīng)用效果優(yōu)異。此物探技術(shù)對(duì)后期信息處理的依賴度較高，在保證探測(cè)儀器足夠精密的情況下，后期數(shù)據(jù)分析效果將更加顯著。

④巖性反演資料解釋和處理技術(shù)：此物探技術(shù)不但有利于提高弱反射波的可檢性，還在一定程度上提高了地震剖面縱向分辨率，最大程度上深化了對(duì)煤層中含水層富水情況和瓦斯分布情況的了解和掌握。

上述技術(shù)在煤礦地質(zhì)探測(cè)過(guò)程中得到了廣泛應(yīng)用，且應(yīng)用效果較為理想，但是由于煤礦地質(zhì)環(huán)境的不同，使得在實(shí)際探測(cè)過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)煤礦周圍的地質(zhì)環(huán)境勘察，分析其中可能存在的各種干擾因素，以便于選擇出探測(cè)效果最優(yōu)的物探技術(shù)，同時(shí)還可以選擇多個(gè)輔助探測(cè)技術(shù)，對(duì)煤礦地質(zhì)進(jìn)行全方位、深層次的探測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦地質(zhì)的深入和精密了解，并制定出更加科學(xué)的、具有針對(duì)性的安全開(kāi)采方案，從根源上解決煤礦地質(zhì)生產(chǎn)的安全問(wèn)題，促使物探技術(shù)的作用充分發(fā)揮，從而達(dá)到最佳探測(cè)效果。

3.物探技術(shù)在煤礦地質(zhì)探測(cè)中的具體應(yīng)用方法

(1)物探技術(shù)在煤礦地質(zhì)開(kāi)采中水災(zāi)害防治中的應(yīng)用

對(duì)于煤礦工程安全管理控制而言，開(kāi)展水災(zāi)害的防治工作變得尤為重要。物探技術(shù)在煤礦地質(zhì)開(kāi)采中防治水災(zāi)害的應(yīng)用較為廣泛且發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，具體而言，主要體現(xiàn)在以下方面：①利用物探技術(shù)能夠準(zhǔn)確探測(cè)出各類型礦井的水文和地質(zhì)問(wèn)題，包括：A.含水層的富水性；B.開(kāi)采面底板的隔水層厚度；C.陷落柱的富水性等，且探測(cè)準(zhǔn)確率已超過(guò)90%。若在探測(cè)過(guò)程中采用單一物探方法察覺(jué)出可能有含水層存在，那么應(yīng)采用多種技術(shù)對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)勘察并確認(rèn)，以便對(duì)具體開(kāi)采方案進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，確保其更加具有針對(duì)性和科學(xué)性。②利用物探技術(shù)能夠分析和預(yù)測(cè)煤礦地質(zhì)開(kāi)采區(qū)域1前150m左右可能存在的含水構(gòu)造，從而有利于對(duì)煤礦附近地質(zhì)環(huán)境的宏觀把控，進(jìn)而為煤礦開(kāi)采工作的安全開(kāi)展保駕護(hù)航。

(2)物探技術(shù)在煤礦地質(zhì)災(zāi)害防治中的應(yīng)用

在煤礦開(kāi)采過(guò)程中選擇合適的物探技術(shù)可有效規(guī)避地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)，同時(shí)也為相關(guān)應(yīng)對(duì)措施的制定提供了重要的信息基礎(chǔ)。在煤礦開(kāi)采工作中較為高發(fā)的安全事故分別為：礦井頂板與突水現(xiàn)象，一旦遭遇以上情況，則會(huì)對(duì)開(kāi)采工作順利開(kāi)展造成不利影響，嚴(yán)重情況下還會(huì)對(duì)礦井開(kāi)采工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)一定威脅。在煤礦開(kāi)采前可采用先進(jìn)的物探技術(shù)對(duì)開(kāi)采區(qū)域地質(zhì)情況進(jìn)行探測(cè)，以便了解和掌握開(kāi)采區(qū)域煤礦地質(zhì)的具體情況。此外，在煤礦開(kāi)采過(guò)程中應(yīng)對(duì)開(kāi)采區(qū)域的煤礦地質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而及時(shí)、準(zhǔn)確的掌握開(kāi)采區(qū)域地質(zhì)結(jié)果，并以此為依據(jù)制定出針對(duì)性開(kāi)采方案，促使開(kāi)采效率和開(kāi)采質(zhì)量得到有效提升，并最大限度的保障礦井作業(yè)人員的生命安全。

4.結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，物探技術(shù)在煤礦地質(zhì)探測(cè)過(guò)程中的有效運(yùn)用不但能夠準(zhǔn)確探測(cè)出潛在的水層和斷層，還在一定程度上增加的煤礦開(kāi)采工作的安全性和可靠性。隨著我國(guó)信息技術(shù)的快速發(fā)展，促使物探技術(shù)的探測(cè)精準(zhǔn)度逐漸提高，在煤礦地質(zhì)探測(cè)中如何有效發(fā)揮物探技術(shù)的作用，促使其在地質(zhì)災(zāi)害和水災(zāi)害預(yù)防工作中實(shí)現(xiàn)最佳治理效果，對(duì)未來(lái)煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。在煤礦產(chǎn)業(yè)的未來(lái)發(fā)展道路上，物探技術(shù)的應(yīng)用將更加廣泛，應(yīng)用價(jià)值更加卓越，從根本上提高煤礦的開(kāi)采效率和開(kāi)采質(zhì)量，并有效破除人身安全的威脅，促使煤礦開(kāi)采工作擺脫“高危行業(yè)”的稱號(hào)。