物探技术在煤矿地质探测中应用

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摘要：随着现代技术的快速发展，物探技术也在不断进步，在煤矿地质探测中的应用也发挥着更为显著的优势。主要介绍了煤矿地质探测中常用的几种物探技术，重点探讨了煤矿地质探测中物探技术的应用。

关键词：物探技术；煤矿地质；地质探测

物探技术的应用范围非常广泛，在煤矿地质探测中发挥着重要作用。煤矿开采很可能会面临各种地质构造甚至地质灾害，不仅影响开采效率，还可能引发严重的安全事故，威胁开采人员的生命安全。因此在煤矿地质探测中应不断更新探测技术，提高探测效率与准确性，从而预见和控制开采过程中可能出现的各种风险问题。通过物探技术的合理应用可以有效把握煤层地质构造，规避煤矿开采中的水文灾害和地质灾害等，对煤矿开采效率与安全性的提升起到关键作用。

1煤矿地质探测中常用的物探技术

1.1地震勘探技术

地震勘探技术是通过分析人工地震产生的地震波在地下结构的传播规律，推断地下岩层的性质与形态，其原理如图1所示。在地震勘探技术应用期间，需要人工制造震源，一般利用炸药爆炸来产生较强烈的地表震动，之后通过高精度仪器在提前设定好的探测点收集震动信息，结合震动信息的收集与分析，运用信号反演地层结构状况。地震勘探技术基于地震波在岩层分界面的反射与折射，对接收的地震波信号、震源特征、探测点位置等进行综合分析，能快速推导出地下岩层的基本形态和性质信息。地震勘探技术的有效应用深度可达近万米，岩层勘探范围非常广，利用收集到的地震勘探信息还可以构建岩层地质结构三维模型，但美中不足的是精度较差且无法有效控制，一些小规模地质构造探测中有其他更适合的技术可供选择。

1.2无线电坑透技术

无线电坑透技术的原理是运用电磁波在地下岩层传播期间矿石对电磁波产生的吸收效果，探测岩层中存在的空洞。不同矿石对电磁波的吸收效果不同，若电磁波传播中存在异常，比如电磁波能量损耗，就代表地质构造存在断层或陷落柱等。无线电坑透技术所需设备一般为变换发射机与接收机，这些设备轻小便携，方便在煤矿井下巷道中应用。通过信息的探测与收集分析可了解到缺陷区域的形态与分布。

1.3电法勘探技术

电法勘探技术具有一定的综合性，具体包含了电磁法、瞬变电磁法、高密电法等。电法勘探技术结合各种岩石和矿体所具有的导电性、导磁性等特征差异，探测地下岩层的赋存形态信息，其原理如图2所示。电法勘探技术所应用的设备体积同样较小，能满足多种勘探现场要求，勘探信息的应用还可以重构岩层分布状况，在矿井下与地表都具有较为良好的应用效果。但基于电流的衰减性特点，电法勘探技术只能在一些小规模地质勘探项目中应用[1]。

2煤矿地质探测中物探技术的应用

2.1探测地质构造

对于煤矿开采作业，地质构造对于开采安全性具有决定性影响。地质构造会对工作面布设带来影响，还会决定工作面开采的效率与安全性，因此在工作面开采之前，施工队伍就需要对工作面区域中的地质构造进行全面探测。通过钻探技术能获得较为精确的地质信息，但信息获取量有限且所需时间较长。针对矿区具有大型地质构造的工作面来说，可应用地震勘探技术。运用三维地震叠前偏移技术可快速反演出岩层的岩性及分布信息。地震勘探技术的探测精度较高、覆盖率较广、分辨率较强，可探测到落差大于2m的断层或直径大于20cm的陷落柱等，能达到地质探测的多种需求。但在实践作业中，可能会出现一些新型地质构造，比如孔洞。若矿区中具有小型地质构造，如落差不足于2m的断层或煤层中具有空洞区，则可运用无线电坑透技术进行探测。若遇到空洞或断层，发出的无线电会被吸收，借此能分析出空洞或断层的位置与形态等信息[2]。

2.2防治水灾害

基于合理可行的物探技术能有效确定煤矿地质信息，有利于治理或规避水灾害等，确保矿井安全，提高煤矿开采的综合效益。根据中国近些年对物探技术的应用与研究现状分析，物探技术在煤矿地质开采中对水灾害的防范作用一般体现在以下两点：a)物探技术可探测矿井水文地质问题，比如开采区的老窖积水区与隔水层厚度、含水层富水性、导水通道等，且探测准确率高达90%以上。b)通过瞬变电磁超前预测系统能对开采面周边150m的含水构造情况进行预测，具有较高的可靠性。c)煤矿开采期间很可能会遭遇突水问题，突水问题不但会影响煤矿开采作业的持续开展，还可能引发各种安全事故。针对这一现象，可通过物探技术中的三维地震勘探法实现准确探测。在探测前需要准确把握煤层的水文信息及抽水孔信息，从而保证探测的精确性。之后通过三维地震勘探法探测煤层顶板砂岩中的含水层厚度，了解煤层的厚度、深度及结构变化等，结合探测结果来制订开采方案。

2.3防治地质灾害

在煤矿开采作业中，地质灾害的防范也能利用物探技术来实现，具体如下：a)相干体和方差体技术的应用。相干体和方差体技术是研究三维数据体中不连续特征和相邻道地震信号间相似性的解释性处理技术，能在三维地震资料解释前掌握断层的展布状况，提高解释的效率与精度。其原理是运用三维信息中的共深度点（CDP，CommonDpthPint）网格点信息，规避eo常规抽线解释过程中可能出现的小断层遗漏等问题。在三维成像过程中可运用数据切片或透视的方法进行地下断层分析，通过三维图像的形式解释。相干体及方差体切片有着明显的强断层敏感性，因此该技术能通过解释系统在相干体或方差体切片中解释断层。根据解释闭合点可在常规剖面图中显示或编辑断层，之后在相干体或反差提切片中进行比和调整，可在地震反射层对之前的断层空间分布模型进行解释。b)等时切片技术可显示某一时间段三维数据体中的全部地震信息，进而反馈同一时间不同地质层位的分布现状。水平切片中的同相轴强度与反射波强度相关，反射波同相轴的错开大小与断层断距对应，水平切片小断层分辨能力也高于垂直时间剖面[3]。

3结语

目前越来越多煤矿开采作业面临着更加严苛的地质结构环境，这对地质探测工作提出了更高的要求。在煤矿地质工作中，物探技术凭借着高精度和高效率的优势得到了广泛应用，可进一步提升煤矿地质探测质量。由物探技术的实践应用结果来看，该技术的应用也可能面临着多种干扰因素，因此技术人员应根据实际地质情况与水文情况合理选择物探技术，确保物探技术的作用能得到充分发挥。

参考文献：

［1］张致源.物探技术在探测煤矿地质中的应用［J］.能源与节能，2021(6)：221-222.

［2］张建强.物探技术在探测煤矿地质中的应用［J］.当代化工研究，2021(12)：90-91.

［3］侯晓瑞.物探技术在探测煤矿地质中的应用研究［J］.矿业装备，2020(6)：134-135.

作者:丁涛 单位:山西铺龙湾煤业有限公司