摘要：将物探技术应用于探测煤矿地质当中有利于探明引发地质灾害的地质原因，在物性前提具备、工作方法选择得当的前提下，物探技术可在煤矿掘进巷道地质条件的探测当中发挥非常重要的作用。同时，多年来的实际工作成果也显示，物探技术的应用确实可为煤矿开采作用中的地质灾害、水灾害的预防与治理提供可靠地质资料。为充分发挥物探技术在煤矿掘进巷道地质探测中的作用，相关工作人员需对物探技术应用的理论及方法进行进一步研究。
关键词：物探技术；探测煤矿地质；应用
1物探技术的特点
尽管地球物理在19世纪才被认为是一门独立的学科，但它的起源可追溯到古代。第一个磁罗盘是由磁石制成的，而更现代的磁罗盘在航海史上起了重要的作用。第一台地震仪器建于公元132年。艾萨克•牛顿（IsaacNewton）将他的力学理论运用到了分点的潮汐和岁差中;并开发了仪器来测量地球的形状，密度和重力场，以及水循环的组成部分。20世纪，物探技术被开发用于固体地球和海洋的远程勘探，而地球物理学在板块构造理论的发展中起到了至关重要的作用。
当前，物探技术主要应用于矿物资源，满足减轻自然灾害和环境保护等社会需求。在勘探煤矿地质过程中，物探技术用于分析潜在的油藏和矿床，定位地下水，找到考古遗迹，确定冰川和土壤的厚度，评估环境修复的地点。
2物探技术的要素
2.1引力
引力使矿石有向下沉淀的趋势，随着深度的增加密度增加。测量地球表面及其上方的重力加速度和引力势可以用来寻找矿床（见重力异常和重力测量）。地表引力场提供了构造板块的动力学信息。称为大地水准面的位势面是地球形状的一个定义。如果海洋处于平衡状态，可以通过大陆延伸（如非常狭窄的运河），大地水准面将成为全球平均海平面。
2.2热流
地球正在冷却，产生的热流通过地幔对流通过地球动力学和板块构造产生地球磁场。热量的主要来源是原始热量和放射性。虽然有两个热边界层———核-幔边界和岩石圈，量通过传导传递，热量大部分通过热对流传递到地表。地幔柱从地幔底部带走一些热量。地球表面的热流量约为4.2×1013W，是地热能的潜在来源。
2.3振动
地震波是通过地球内部或其表面传播的振动。整个地球也可以以称为正常模式或地球自由振荡的形式振荡。使用地震仪测量波浪或正常模式下的地面运动。如果波来自地震或爆炸等局部源，则可以使用多个位置的测量来定位震源。地震的位置提供板块构造和地幔对流的信息地震波的测量是海浪经过的地区信息的来源。如果岩石的密度或组成突然变化，则会反射一些波浪。反射可以提供关于近地表结构的信息，被称为折射，可以用来推断地质的深层结构。
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3物探技术在探测掘进巷道地质中的应用
我国95%以上的煤矿均是采取地下开采的方式实施作业，水灾害及地质灾害是影响煤矿开采的重要灾害，不仅阻碍了煤矿开采的顺利进行，而且还会影响作业人员人身安全，给煤矿开采企业带来了巨大的经济损失。而在引入物探技术之后，煤矿掘进、开采中的水灾害及地质灾害得到了有效预防和治理，在提升煤矿企业的经济效益的同时还有利于提高整个煤炭行业的社会效益。
3.1物探技术在煤矿掘进施工中防治水灾害的应用
采取适当的物探技术对煤矿地质进行有效探测有利于保障矿井安全，有效预防并治理水灾害，从而提高煤矿掘进的经济效益和社会效益。依我国多年来对于物探技术的应用成果来看，使用物探技术对于煤矿地质开采中防治水灾害的作用主要体现在以下方面：（1）可用于探测各类矿井水文地质问题，如掘进区域前方的老窖积水区、掘进巷道面底板的隔水层厚度、含水层的富水性、隐藏的导水通道、陷落柱的富水性等，其探测准确率超90%。（2）利用瞬变电磁超前预测系统，可预测当前开采区域前150m左右的含水构造，且其预测准确度超过90%。
3.2物探技术在防治煤矿掘进施工中地质灾害的应用
物探技术在防治煤矿掘进施工中地质灾害的应用主要体现在以下方面：（1）相干体与方差体技术的使用。相干体及方差体技术的工作原理为可充分利用三维资料当中的所有CDP电信息，以免实施常规抽线解释时发生遗漏小断层的情况。另外，实施三维成像时，还可利用数据切片及透视等方式分析并处理地下断层，以三维图像的方式来进行解释。相干体及方差体切片具强断层敏感性，利用相干体及方差体的这一特征，可直接利用解释系统在相干体或是方差体的切片上来对断层进行解释。依解释闭合点可于常规剖面图上来显示或是修改断层，然后再在相干体或是方差体切片上实施闭合调整，即可于地震反射层位对之前的断层空间分布模型进行解释。（2）应用于采矿区构件机理分析当中。进行掘进施工时，作业人员往往会遇到突水状况，突水情况不仅会阻碍掘进施工的顺利进行，而且还可能会引起煤矿安全事故。面对这种情况，即可利用物探技术中的三维地震勘探法进行探测。注意在探测前应了解煤层表面的水文情况，同时对抽水孔数据进行分析，以提高探测的准确性，从而加强对采矿区域水文地质情况的了解。之后再利用三维地震勘探方法对煤层顶板砂岩的含水层厚度和深度进行检测，同时探测煤层深度及结构变化，再依探测结果制定科学、合理的作业方案，以确保作业的安全性。（3）等时切片技术的应用。利用等时切片技术可显示某一时刻三维数据体当中的所有地震信息，从而反映同一时刻不同地质层位的分布情况，其中水平切片上的“同相轴”强度是对反射波强度的反映，反射波“同相轴”的错开大小则对应着断层断距的大小，且水平切片的小断层分辨能力明显强于垂直时间剖面。
结束语
伴随煤矿开采的机械化程度的不断提高，现对于煤矿地质情况的探测也提出了更高要求。为进一步提高煤炭企业的经济效益，就必须充分了解和掌握影响煤矿生产及建设的各类地质因素和地质条件。物探技术的应用则为煤矿地质的探测提供了新的方法和技术。
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论文作者:张斌,蔡坤
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2019/1/3
标签：物探论文; 煤矿论文; 技术论文; 地质论文; 断层论文; 切片论文; 方差论文; 《基层建设》2018年第32期论文;