浅谈煤矿防治水中综合物探技术的应用

乔会

陕西省煤田物探测绘有限公司陕西西安710005

摘要：随着我国地质勘探工作的不断进步发展，综合物探技术在其中发挥的作用非常显著，不但使用方便，而且经济实惠。随着科学技术的不断发展，越来越多的高精度的综合物探技术在煤矿地质勘探的地位，愈发显得重要。而很多能源勘探过程中，由于本身建设投入大，工期较短，传统的钻探技术和方法难以确保工期的顺利完成。而综合物探技术在实际应用中，不仅可以高效的对煤矿地质情况做出一个详细的勘察，而且从另外一个方面来说，可以在确保煤矿防灾、治灾工程按期完工的同时，节省资金和成本。

关键词：煤矿；防治水；综合物探技术；应用

采用瞬变电磁法、采区三维地震勘探等综合物探方法探测小窑采空区、陷落柱及构造的导含水情况时，能够获得比较真实的、高价值地质资料，这对于煤矿企业安全生产当中采取针对性的防治措施具有重要意义，能够有效地避免煤矿生产安全事故，减少安全事故经济损失。由此可见，综合物探技术已经成为煤矿采空区、陷落柱和构造含水情况的最佳的勘探方法，这种方法具有投资小、技术简便、速度和结果快、结果真实可靠的特征，能够为煤矿企业提供详细、真实、可靠的地质水文资料，在煤矿水文地质勘查、采空区探测、陷落柱探测等工作当中具有良好的应用前景和技术优势，在今后一段时间必将得到更加广泛的应用。

1煤矿防治水

煤矿防治水是一项复杂的系统工程，断层、褶曲、隐伏导水裂隙带、陷落柱等地质异常区，使矿井水文地质条件变得复杂化，由于关闭废弃小煤窑资料不详，采空区及废弃的淹没小煤窑水成为矿井主要突水水源，使该问题更趋复杂。影响采场突水的主要因素可以归纳为水源、水压、隔水层、地质构造、采掘活动等五种因素。突水灾害主要发生在采掘巷道的迎头，如何做到提前预报和及时防治，关键在于有效的超前预测，多年来这一问题一直困扰着煤矿的基层技术人员和施工人员。煤矿在防治水工作中主要依靠传统的地质分析法、水平钻探法进行预测，这一手段已无法达到预期勘探的目的，物探方法自诞生之日起就用于水文勘探工作中，经过几十年的发展已成为水文勘探最为有效的手段。

2综合物探技术

概述综合物探技术主要包括两方面的内容，也就是瞬变电磁法和三位地震法，具体内容如下：

2.1瞬变电磁法

瞬变电磁法（TEM法）是一种时间域电磁感应法，这种方法主要利用了不接地回线和接地线源，在采空区向地下发送一次脉冲场，在一次脉冲磁场间歇期间利用回线或者电偶极接受二次场，在这里所谓的二次场并不是发送的，而是地下两道地质体受激励以后因为涡流产生的一种非稳电磁场。根据接收的二次场，技术人员可以分析器衰减曲线的特征，在此基础上判断地质体的电性、规模和产状等具体情况。

2.2三维地震法

三维地震采集是一种面积采集技术，这种技术是利用炮点网格和检波点网格科学组合来获得地下数据点网点的覆盖次数，其技术目的主要是得到地下目标清晰的图像和准确的位置。与传统的二维地震方法相比，三维地震勘察将沿侧线观测拓展到了三维空间观测，深度方向Z和构成面积的X、Y构成了一个三维的立体观测网。使用这种技术，能够获得观测地质体的三维数据体。这种技术具有数据量大、偏移归位准确的特点，计算机数据模型成像技术，将收集的三维空间数据可以形成一个剖面的、平面的、立体的地下地质图构造图像，有效地提升了地震勘探的精确度，特别适合地质构造比较复杂的煤矿采空区的地震勘探。能够直接或间接反映出采空区的断层、异常体的具体情况。

3综合物探技术在煤矿防治水中的应用

综合物探法在煤矿防治水中的应用效果可以说是非常明显的，针对应用情况本文从瞬变电磁法三位地震法两个方面进行论述，具体论述情况如下：

3.1瞬变电磁法的应用

瞬变电磁法在最近几年开始在煤矿防治水当中得到了较为广泛的应用，这种技术主要用于构造、陷落柱赋水其电阻率值明显降低的小煤窑采空区集水，这种地质情况非常适合瞬变电磁法，能够在短时间内掌握小窑采空区、构造、陷落柱富水情况，这对于预防煤矿水害具有重要意义。

3.1.1瞬变电磁法在探测陷落柱中的应用

现代一些地质勘察资料显示，煤矿陷落柱的形成与奥灰岩溶裂隙有着密切的关系，这是因为在岩溶裂缝的发育和扩大作用下，底层周围受到挤压以后在重力的作用下会发生坍塌，这种情况下煤矿陷落柱内部填充物的构成相对来说比较复杂和松散，在塌陷的作用下正常的地层结构也被打乱，陷落柱与煤层之间存在着明显的密度、电性等方面的差异。这能够判断该陷落柱具有明显的低阻电性特征，这一特性如果能够实际观察到可以发现与陷落柱的位置、大小和特征几乎全部吻合，这也就说明瞬变电磁法所测出的电性特征能够作为煤矿防治水的物性解释依据。

3.1.2瞬变电磁法在采空区勘察中的应用

煤矿采空区岩石体垮落破碎相对比较严重，地质体的电阻率值会出现明显增大的现象，当采空区完全充水以后，水体不仅充满了采空区，在冒落裂缝带中也会被填满，这种情况下的岩体破坏区电阻率值又会出现明显降低的现象。根据这一特性利用瞬变电磁法探测地下岩层电阻率及其变化，可以准确地掌握底层结果状态和含水情况。在山西煤矿整合当中，瞬变电磁法在早期煤矿采空区的分布情况勘察当中就是采用了瞬变电磁法方法试验，取得了不错的效果，在使用当中能够清晰的反映出含水采空区的低电性特征，借此结果能详细了解采空区的地质状况。

3.2采区三维地震探测陷落柱

相比瞬变电磁法，三位地震探测法的应用范围比较小一些，一般来说只用以煤矿采空区的陷落柱的探测。一般来说，在煤矿陷落柱区域，煤层与周围岩层之间在波阻抗上存在比较明显的差异，从煤层的厚度上来说如果厚度超过1m，一般来说能够形成比较好的煤层反射波，但是在煤层当中如果有陷落柱。或者说存在煤层采空或者顶板遭到破坏以后，此时煤层在地震时间剖面上会出现反射波阻中断或消失的现象。除此之外，如果煤层顶部结构出现不规则破坏的情况，在使用三维地震探测技术的时候会对探测形成低频干扰，这些特征可成为技术人员判断陷落柱、采空区存在的重要依据。

实际上陷落柱的形成也比较复杂，一般来说是由块度大小不均，各种上覆地层物发生塌陷以后长时间的胶结形成的，这些填充物一般来说从性质上比较复杂，且具有松散和密度低、速度低的特征。而在陷落柱的周围及顶部一般情况下是煤层当中的砂岩、泥岩，甚至本身就是煤层，这些地方沉积稳定性较高，速度和密度上与陷落柱相比存在很大的差异。这些在使用三维地震探测技术，能够直观的表现在探测结果当中，这样就能够给煤矿企业提供真实可靠的地质资料和安全措施依据，能够在煤矿安全生产当中采取针对性的防治措施，有效地预防因水造成的安全事故，保证企业的安全生产工作顺利进行。

结语

煤炭是我国社会经济发展中最重要的能源，在煤矿生产和建设中水灾是影响煤矿安全生产和建设的最重要的影响因素，尤其是最近几年随着煤炭资源的减少，煤矿整合与重组导致煤矿采空区积水、构造及陷落柱导含水等危害，这给各地的煤矿安全生产造成了很大的威胁，而早期煤矿的无序开采导致这一问题更加突出，如何确定采空区的具体位置，明确采空区的构造和陷落柱的富水性，是煤矿安全生产必须解决的一个问题，而综合物探技术则为这一问题的解决提供了可能。

参考文献：

[1]朱宗平.物探技术在煤矿的应用[J].科技与企业.2012.9

[2]熊究良.物探技术在地质灾害中的应用和发展研究[J].广东科技.2011.9

作者简介：

姓名:乔会出生年:1987性别:男籍贯:陕西西安工作单位:陕西省煤田物探测绘有限公司