煤礦防治水中綜合物探技術(shù)的相關(guān)運(yùn)用探討

慈玉源 李偉 史永超

山東省濟(jì)寧市任城區(qū)二十里鋪鎮(zhèn)魯西煤礦 山東濟(jì)寧 272000

我國的水文地質(zhì)情況較為復(fù)雜，為了保證煤礦的生產(chǎn)安全，需在開采前對礦區(qū)的資源分布進(jìn)行詳細(xì)的勘測，然后依據(jù)勘測的結(jié)果制定適宜的開采路線，最大程度上確保開采的安全性。近年來，綜合物探技術(shù)受到廣大礦業(yè)工作者的青睞，逐漸在煤礦水文地質(zhì)勘測中展露出自身的優(yōu)勢，將效率高、范圍廣的特點(diǎn)充分發(fā)揮，為煤礦資源分布以及地質(zhì)勘測做出了卓越的貢獻(xiàn)[1]。

1 綜合物探技術(shù)概述

1.1 瞬變電磁法

瞬變電磁法主要依靠地下巖礦石的導(dǎo)磁性與導(dǎo)電性的性質(zhì)不同，利用電磁感應(yīng)的原理，對礦區(qū)的電磁場變化進(jìn)行研究分析，進(jìn)而達(dá)到水文地質(zhì)勘測目的的一種手段。在實(shí)際煤礦作業(yè)中，想要借助瞬變電磁法進(jìn)行地址勘測，可以在礦區(qū)地表或者空中設(shè)施發(fā)射回線圈并使其能夠通以階躍電流，但發(fā)射線圈與接受線圈的距離不得超過10m，此時由于電磁反應(yīng)線圈的周圍空間內(nèi)必定會存在穩(wěn)定的磁場，被測地下地質(zhì)中的礦石就會有所感應(yīng)，其勘測深度可到100m，但當(dāng)發(fā)射源被切斷后，磁場會發(fā)生劇烈的變化，地下導(dǎo)體就會形成感應(yīng)電動勢，也就是感應(yīng)電流。若發(fā)射頻率控制在25Hz，電流控制在17A，時間設(shè)置在20s左右，此時煤礦中的水文地質(zhì)基本信息就能得到清晰的了解，開采人員可以依據(jù)瞬變電磁法的規(guī)律對該地區(qū)水文地質(zhì)進(jìn)行合理的規(guī)劃，并制定科學(xué)的開采路線。

1.2 三維地震法

三維地震法屬于區(qū)域采集技術(shù)的一種。其重點(diǎn)利用炮點(diǎn)網(wǎng)格和監(jiān)測點(diǎn)網(wǎng)格的合理整合來獲得地下數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布情況。此技術(shù)的重點(diǎn)作用就是獲取清楚的圖像，同時針對地下目標(biāo)實(shí)施精準(zhǔn)的位置確定。綜合以往的二維地震勘測方式，把三維地震勘測拓展到三維觀測沿線、深度z與xy的空間探測，在涉及到的領(lǐng)域中構(gòu)成三維觀測網(wǎng)。通過采用此技術(shù)能夠獲取到地質(zhì)體的三維數(shù)據(jù)體。其技術(shù)特性為數(shù)據(jù)量更大、能夠精準(zhǔn)的偏移成像，電腦的數(shù)據(jù)模型、三維空間圖像數(shù)據(jù)收集部分以及礦下地質(zhì)圖像的創(chuàng)建，能夠構(gòu)成相應(yīng)的立體和平面，更好的提升地震勘測的精確度，尤其是在煤炭采空區(qū)域中地震勘測地質(zhì)構(gòu)造繁雜。其能夠間接性或者直接性的說明采空區(qū)域中斷層與非正常情況的具體細(xì)節(jié)。

1.3 超前探測

在礦井工作進(jìn)行到需要逐步挖掘的地步時，超前探測技術(shù)可以起到很大的作用。主要原理是：在一定范圍內(nèi)，探測順層、頂板等各個需要挖掘的主要部位，看是否存在異常的阻礙物，避免在挖掘時出現(xiàn)礦井突水事故。在所有技術(shù)當(dāng)中，最實(shí)用的就是彈性波超前探測技術(shù)。此技術(shù)是根據(jù)地震勘探技術(shù)進(jìn)行改良而成。將不同巖石的各種特性以及巖層面之間存在的彈性差異進(jìn)行整合，利用人工激發(fā)的地震波對上層數(shù)據(jù)進(jìn)行測試，經(jīng)過檢波器全方位的檢測過后，將數(shù)據(jù)整理記錄，輕松地將此處地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了掌握[2]。

2 煤礦防治水中綜合物探技術(shù)的具有運(yùn)用

2.1 測線布置

在信號數(shù)據(jù)采集過程中，涉及的工作內(nèi)容比較多，其中任何一個環(huán)節(jié)都會給綜合物探技術(shù)應(yīng)用效果帶來直接影響。為了能夠?qū)⒕C合物探技術(shù)順利的應(yīng)用到礦山地質(zhì)勘探中，需要保證測線分布的合理性。結(jié)合目前工作請來說，在測線布置過程中，涉及的工作內(nèi)容在于保證綜合物探技術(shù)能夠真實(shí)監(jiān)測表層土層厚度，所以在現(xiàn)場測線布置過程中，應(yīng)做好面波測點(diǎn)和折射測點(diǎn)位置統(tǒng)一，便于對各項(xiàng)信號數(shù)據(jù)的采集和使用。

2.2 對礦井?dāng)鄬拥膶?dǎo)水性進(jìn)行勘探

首先通過三維技術(shù)的應(yīng)用將礦井中的導(dǎo)水層進(jìn)行一個全面勘測，繼續(xù)使用三維技術(shù)對已經(jīng)得出的二維數(shù)據(jù)進(jìn)行一個整理記錄，具有針對性的將其進(jìn)行特殊方法的處理。比如，波阻抗剖面和孔隙度剖面兩者的處理。其次，利用電法勘探技術(shù)對礦井煤層、富含水源的區(qū)域、巖石發(fā)育圈、斷層的可能導(dǎo)水處進(jìn)行全方位勘測，通過勘測到的結(jié)果對要進(jìn)行的礦井作業(yè)進(jìn)行工作整理，確定沒有不良影響后，再進(jìn)行工作。最后，將兩種技術(shù)進(jìn)行綜合勘探，所得結(jié)果進(jìn)行一個分析，它們結(jié)合工作的原理就是礦井防治水的重要的基礎(chǔ)[3]。

2.3 綜合物探技術(shù)解釋

綜合物探技術(shù)可以獲取煤炭礦井探測區(qū)域的視電阻率剖面圖，借助剖面圖與礦區(qū)的實(shí)地信息，探測人員可以確定礦井的采空區(qū)域及位置所在。通常情況下，視電阻率剖面圖出現(xiàn)許多畸變、彎曲的等值線，表明該區(qū)域存在采空或是其他地質(zhì)現(xiàn)象，同時依據(jù)電阻的大小以及電阻率的顏色變化進(jìn)而確定是否有積水，若視電阻率剖面圖等值線較為平緩則該位置水文地質(zhì)較為良好，探測區(qū)域煤層中未出現(xiàn)采空、積水或是其他類別的地質(zhì)現(xiàn)象，煤炭礦井的開采風(fēng)險相對較小。

3 結(jié)語

總而言之，不同的物探技術(shù)的使用過程當(dāng)中，基本上都有著自身比較明顯的局限性，通過多種不同物探技術(shù)有效結(jié)合，可以避免單一的物探技術(shù)的局限性，更好滿足防治水的實(shí)際需要，進(jìn)而為礦井的安全開采工作提供了良好的幫助。太岳煤礦井下綜采工作面瞬變電磁和無線電波坑道透視及結(jié)合礦井三維地震勘探等物探方法，通過多種不同物探方法相結(jié)合的方式，大大提高了采掘工作面物探工作的效率和質(zhì)量，對煤礦開采過程當(dāng)中的防治水工作有著重要的保障意義。