汪立權(quán)

摘要：煤礦地質(zhì)資料是煤礦開(kāi)采設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，如何準(zhǔn)確、有效地獲取地質(zhì)資料是煤礦企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。雖然鉆探方法是一種有效獲取地質(zhì)資料的方法，但是成本高、費(fèi)時(shí)且精度低。為此，煤礦企業(yè)開(kāi)始采用物探方法來(lái)獲取地質(zhì)資料。簡(jiǎn)要介紹了煤礦地質(zhì)勘探中常用的物探技術(shù)，重點(diǎn)分析了其在地質(zhì)構(gòu)造勘探和水文地質(zhì)勘探中的應(yīng)用，以期為煤礦地質(zhì)勘探工作提供一定的資料。

關(guān)鍵詞：物探技術(shù);煤礦地質(zhì);應(yīng)用

引言

近年來(lái)，物探技術(shù)在煤礦地質(zhì)探測(cè)方面具有突出作用，它能夠精準(zhǔn)探測(cè)出煤礦開(kāi)采區(qū)域的各種地質(zhì)條件和地質(zhì)因素，對(duì)煤礦開(kāi)采項(xiàng)目的有序開(kāi)展作出了卓越貢獻(xiàn)，并為其提供了科學(xué)有效的數(shù)據(jù)支持和專業(yè)引導(dǎo)。因此，本文將對(duì)物探技術(shù)在探測(cè)煤礦地質(zhì)方面的應(yīng)用展開(kāi)探究與分析，以供參考。

1煤礦地質(zhì)探測(cè)中應(yīng)用的物探技術(shù)

1.1電測(cè)深法

電測(cè)法法操作起來(lái)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，直接將相關(guān)設(shè)備從觀測(cè)點(diǎn)深入到地下，研究人員通過(guò)觀測(cè)電阻率變化情況，即可以總結(jié)各巖層的分布情況。由于應(yīng)用電測(cè)深法，可以簡(jiǎn)便、直接的了解巖層分布狀況和其變化情況，可方便相關(guān)科學(xué)研究于分析高效的進(jìn)行，因此如今備受相關(guān)專家學(xué)者的重視?，F(xiàn)階段，對(duì)高密度電阻率法的研究已經(jīng)較為成熟，其應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)寬，目前以掌握淺層的地質(zhì)信息為主。但是應(yīng)用該方法之前，需科學(xué)、詳細(xì)劃分地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)，才可以開(kāi)展探測(cè)，電測(cè)法主要應(yīng)用于勘測(cè)水平方向巖層，對(duì)傾斜角較小的巖層也較適用，但不適用于傾斜角較大或豎向巖層的勘探。如在香格里拉銅鉬礦區(qū)找礦工作中，由于該硫化物礦床激發(fā)極化效應(yīng)十分強(qiáng)，因此應(yīng)用了五極縱軸電測(cè)深法這一技術(shù)，結(jié)合地質(zhì)物理資料推斷出了具有較大規(guī)模的異常體，結(jié)合地質(zhì)資料與電性測(cè)定數(shù)據(jù)準(zhǔn)確判斷了該區(qū)域的巖石成分、形成等情況。

1.2瑞雷波技術(shù)

該技術(shù)是新型的勘查技術(shù)，但在實(shí)際應(yīng)用中的較好表現(xiàn)使其獲得了普遍的認(rèn)可，該技術(shù)利用瑞雷波穩(wěn)定狀態(tài)或瞬間動(dòng)態(tài)均可進(jìn)行觀測(cè)，穩(wěn)定狀態(tài)需要體積較大的設(shè)備，成本很高，瞬態(tài)瑞雷波技術(shù)相對(duì)而言速度更快、操作簡(jiǎn)單，勘測(cè)的效率較高，分辨率較高。其在各類建設(shè)工程、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與評(píng)估等工作中均有較好應(yīng)用效果。其信號(hào)來(lái)源于垂直作用于地面的沖擊地震波，集中其影響范圍內(nèi)可檢測(cè)的瑞利波信號(hào)，并利用反射波實(shí)現(xiàn)勘測(cè)正演與反演，實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)信息的準(zhǔn)確判斷，該技術(shù)可適用于許多現(xiàn)用的軟件，因此豐富了后期研究工作的操作方式。實(shí)際工程中綜合利用落重震源與瞬態(tài)面波技術(shù)，可幫助技術(shù)人員分析煤礦等工程的資源情況，如測(cè)定深度改變時(shí)其面波速度，對(duì)比實(shí)際鉆孔位置深的巖層情況，來(lái)判斷描述鉆孔的情況和巖層走向。

1.3地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)

該技術(shù)通過(guò)頻率較高的電磁波開(kāi)展測(cè)探，利用天線將電波傳送至地下。一般基于強(qiáng)弱不同介質(zhì)對(duì)電磁波的不同反應(yīng)，來(lái)判斷地下結(jié)構(gòu)情況。實(shí)際操作時(shí)，需一直傳輸速度、時(shí)程等特點(diǎn)，對(duì)接受到的各類波長(zhǎng)進(jìn)行過(guò)濾處理和翻譯，基于反射波的狀況、特征等變量分析和評(píng)價(jià)勘查結(jié)果。該技術(shù)在礦井實(shí)驗(yàn)、礦床地質(zhì)勘查、工程檢測(cè)等工作中逐漸得到應(yīng)用，得到了一致認(rèn)可，具有準(zhǔn)確率高等優(yōu)點(diǎn)。

1.4地震勘探技術(shù)

地震勘探技術(shù)就是利用地表的振動(dòng)來(lái)勘探巖層的結(jié)構(gòu)。進(jìn)行勘探時(shí)，需要采用人工震源（常用的是炸藥）使地表發(fā)生震動(dòng)，然后利用精密儀器在地表各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集震動(dòng)信息。根據(jù)采集的震動(dòng)信息，通過(guò)信號(hào)處理來(lái)反演地層的結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)技術(shù)主要是利用地震波在巖層分界面處的反射和折射。收到的地震波信號(hào)與震源特性、檢波點(diǎn)的位置、地震波經(jīng)過(guò)的地下巖層的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)有關(guān)。通過(guò)對(duì)地震波記錄進(jìn)行處理和解釋，可以推斷地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)。地震勘探技術(shù)勘探的深度可達(dá)數(shù)十千米，極大地提高了勘探巖層的范圍。通過(guò)獲得的地震勘探數(shù)據(jù)，可以獲得巖層地質(zhì)構(gòu)造三維模型。值得注意的是，這項(xiàng)技術(shù)的精度難以控制，對(duì)于小型地質(zhì)構(gòu)造的勘探十分不利。

1.5三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)。

1.6無(wú)線電坑透技術(shù)

無(wú)線電坑透技術(shù)是利用電磁波在巖層中傳播時(shí)，礦石對(duì)于電磁波吸收的不同來(lái)探測(cè)巖層中出現(xiàn)的空洞。當(dāng)電磁波的傳播方向上存在異常地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，例如斷層、陷落柱等，電磁波的能量會(huì)發(fā)生損耗。無(wú)線電坑透技術(shù)所使用的設(shè)備主要是變換發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，它們便于攜帶，可以在煤礦井下巷道中使用。通過(guò)相關(guān)的數(shù)據(jù)處理，可以重構(gòu)出缺陷區(qū)域的形態(tài)和范圍。

2物探技術(shù)在煤礦地質(zhì)探測(cè)中的具體應(yīng)用方法

2.1在水文地質(zhì)勘探中的應(yīng)用

水害防治是煤礦安全工作的重點(diǎn)內(nèi)容之一。為了提高煤礦的防治水能力，應(yīng)該極力發(fā)展和推廣使用物探技術(shù)。物探技術(shù)在防治水中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下2個(gè)方面：a）能夠獲得更為精細(xì)的、與突水有關(guān)的水文地質(zhì)資料，例如巖層的含水性、隔水層的厚度、富水性等。大量實(shí)踐表明，采用物探技術(shù)對(duì)含水層的探測(cè)準(zhǔn)確性可達(dá)90%。b）能獲得開(kāi)采區(qū)域內(nèi)水源的分布情況，借助瞬變電磁超前預(yù)測(cè)系統(tǒng)來(lái)探測(cè)煤礦地質(zhì)開(kāi)采區(qū)域前150m左右的含水情況，且預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率同樣能夠達(dá)到90%以上。

采用鉆探技術(shù)對(duì)水文地質(zhì)進(jìn)行勘探時(shí)，只能獲取特定位置的水文情況，不能獲得整個(gè)區(qū)域內(nèi)的水文分布情況。而采用物探技術(shù)可以很方便地獲取整個(gè)區(qū)域內(nèi)的水文分布情況，通過(guò)數(shù)據(jù)反演可以重構(gòu)三維水文地質(zhì)圖，極大地提高了煤礦防治水的效率。在煤礦防治水時(shí)，重要的是要獲得巖體的完整情況，特別是陷落柱區(qū)域。在煤礦開(kāi)采階段，突水狀況不可避免，其不僅會(huì)對(duì)煤礦開(kāi)采工作的順利進(jìn)行產(chǎn)生不利影響，還會(huì)誘發(fā)比較嚴(yán)重的煤礦安全事故。此時(shí)，可以借助三維地震勘探技術(shù)對(duì)地下水分布情況進(jìn)行探測(cè)，以便全面了解和掌握煤層的水文情況，而且在對(duì)抽水孔數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，有效提高探測(cè)的準(zhǔn)確性。

2.2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。

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。

參考文獻(xiàn)

[1]侯曉瑞.物探技術(shù)在探測(cè)煤礦地質(zhì)中的應(yīng)用研究[J].礦業(yè)裝備，2020，（06）：134-135.

[2]李俊杰.物探技術(shù)在探測(cè)煤礦地質(zhì)中的應(yīng)用[J].礦業(yè)裝備，2020（4）：138-139.