摘要：物探技术的应用，从小的方面来讲，能够在日常的煤矿地质工作中起到准确预测预报采掘工作面前方煤岩层产状、地质构造的发育情况，为采掘生产提供技术服务；从大的方面来讲，能够影响到矿井的整体采掘布局、保障矿井安全生产、提高矿井经济效益。
关键词：物探技术；探测；导水通道；应用
1物探技术简介
1.1物探技术发展
物探技术在二十世纪得到了广泛使用，二十世纪80年代中国将物探技术引入煤矿生产，并在90年代至本世纪处达到高潮。随着计算机技术的发展，物探技术以其施工简单、操作方便、探测效果好和经济效益等优势，被广泛应用于矿井导水构造超前探测及地质构造发育探测中。目前，物探技术已经成为煤矿探测导水构造的重要手段，提高了煤矿生产的安全系数，保证了煤矿企业、从人人员的生命财产安全。
1.2物探技术应用现状
物探技术包括：地震勘探、电法勘探、瞬变电磁、坑透、槽波、核法勘探、重力勘探、地温法勘探等。目前已有多项物探技术广泛应用于煤矿地质防治水、灾害防治工作当中，比如探地质构造常用的三维地震勘探、槽波勘探、瑞利波勘探，探导水通道常用的瞬变电磁、高分辨电法、音频电法等方法。本文通过利用不连沟煤矿F6207工作面采前综合勘探工程，来浅析物探技术在煤矿探测导水通道中的应用。
2工程概况
不连沟煤矿位于内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗，属于准格尔煤田北部露头区，现开采太原组6#煤层，该煤层属于局部奥灰水带压开采煤层，在奥灰水带压区域采掘时受奥灰水突水威胁。
F6207工作面位于不连沟煤矿西翼中部，工作面煤层底板标高为+830.5～+899.2m，工作面区域奥灰水位高度为+869.40～+870.07m，属于大部带压开采工作面，工作面承受最大奥灰水水压为0.3957MPa，工作面回采受奥灰水威胁。现采用物探技术，提前探清工作面范围内导水通道发育情况，提前采取相应的安全技术措施，保证工作面回采期间的安全。
3综合物探技术的应用
3.1工作原理分析
导水通道通常较富水，确定富水区域分布情况能快速确定导水通道的分布情况，使用音频电法探测F6207工作面范围内富水区域分布情况，通过钻探对富水区域进行探查验证，能快速确定导水通道发育分布情况。
音频电透视法是矿井直流电法的一种，其通过观测地质异常体影响人工电场的分布形态，确定低阻富水异常区域分布情况，为导水通道的确定提供靶区。矿井音频电透视法以全空间电场分布理论为基础，在均匀全空间中点电源产生的电势随着与点电源距离的增加而规律性递减；在存在低阻异常体时，点电源电场受低阻异常体影响，在低阻异常区域电势衰减较慢，导致点电源等势面发生弯曲异常，异常幅度、宽度与异常体的大小、异常体与围岩的电性差异及距收发面的距离等有关。通过探测电势面弯曲异常的幅度、位置，来确定低阻富水异常区分布。
3.2选用设备及施工方法
设备选型：本次工程设备选用中煤科工集团西安研究院研制并生产的YT120(A)（原DTS-IA）型防爆音频电透视仪，是一种应用于矿井条件下水文地质条件探查的专用仪器。
施工方法：本次工程是在工作面两顺槽同时作业，在一顺槽布置发射电源，在对应顺槽布置接收点，进行电信号接收。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在作业完一顺槽后，将发射电源和接收点互掉，进行二次作业，使探测范围覆盖整个工作面。本次工程采用工作面顺槽、底板两个方向收集数据，通过收集工作面平面及底板下方的三维数据体，经过解释得出更科学、合理的物探结果。
3.3探测结果
通过在两顺槽分别布置84个发射点，每个发射点号均完成11～25个点接收，控制了整个工作面范围。在完成三维数据体收集后，采用拟高斯-牛顿法的三维反演方法进行处理解释得到更符合实际情况的物探成果图。
成果图中的等值线参数为相应深度层段平行于6#煤层底板的曲面附近地层的综合视电阻率值。在地层层位分布稳定、岩性相对均一的情况下，电性分布稳定，视电阻率等值线分布均匀、变化平缓；当有富水区域的情况下电性均匀分布规律被打破，反映在图上为视电阻率值降低，视电阻率等值线扭曲、变形为圈闭或呈密集条带状等。在彩色平面图上以青蓝色表示低阻，砖红色表示高阻。其他颜色为过度色，则导电性越好，青蓝色越深，视电阻率值越低，说明地层的相对综合导电性越好，富水可能性越大，导水通道发育的概率越大。
图1 F6207工作面音频电透视主要富水异常区成果平面图
根据图1可知，此层段的电透视所测得的岩层视电阻率范围为65.6～286.5Ω•m，平均值为152.8Ω•m，标准偏差为33.1Ω•m。根据上述的异常划分原则、音频电透视成果和水文地质情况等综合分析确定异常阈值取为140Ω•m。当岩层视电阻率值小于140Ω•m，该区域为富水异常区，通过对工作面物探成果图分析，在工作面内有2处富水异常较大区域，分别为2号、3号异常区，该区域可能为导水通道发育区域。
2号位于巷口向切眼方向1200～1600m附近，异常范围较大，幅值较强，异常分布区域位于工作面内；3号位于巷口向切眼方向800～1000m附近，异常范围较大，幅值较强，异常分布区域位于工作面内且向辅运顺槽延展至1100m。
通过对物探结果、工作面两顺槽高差及结合工作面煤层倾角综合分析，确定在工作面1200～1600m范围内异常区附近存在1条导水断层，该断层可能导通奥灰水，对工作面回采造成安全威胁。
3.4验证情况及采取措施
根据物探分析结果，不连沟煤矿采用钻探、化探方法对导水构造异常区进行探查验证。在2号异常区共施工7个钻孔，钻孔在异常区域内存在涌水情况，经水质化验确定出水水源为奥灰水；在3号异常区共施工10个钻孔，只要1个孔出水且化验结果为砂岩水。通过钻探验证，在2号异常区内发育有1条落差为17.2m的正断层，该断层导通奥灰水。不连沟煤矿采用留设断层防隔水保护煤柱、跳采等措施，跳过该断层发育段，保障了煤矿的安全生产。
结束语
随着不连沟煤矿开采深度不断延伸，生产节奏的不断加快，仅利用传统的地质手段已满足不了不连沟煤矿安全高效生产的需求，并且不连沟煤矿区域内断层、陷落柱发育较多，构造复杂程度偏高，不可预见的伴生构造较发育，为矿井的安全生产带来了诸多的安全隐患。针对这一问题，通过采用先进的物探技术手段，能够准确的查明影响煤矿开采安全的地质构造，达到保障煤矿的安全高效生产的目的。
参考文献
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论文作者:牛和平
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/30
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