刘峰1 徐帅2
1.子长县煤炭工业局 陕西延安 7173001；2.子长县煤矿安全培训中心 陕西延安 7173002
摘要：煤矿的开拓掘进过程，会受到各种地质构造的影响，包括地质结构、岩层组成、各岩层的硬度与稳定度等。为了保障生产安全性，在煤炭资源开采前，首先要对资源分布地进行详细勘测，对断层、褶皱等影响较大的地质构造进行细致的勘测，然后根据勘测结果选择合适的开采路线。随着地球物理勘探技术的发展，综合物探技术逐渐应用于与煤矿水文地质勘测工作中，为明晰煤炭资源分布区域的地质构造及高危因素提供了技术支持。整体上，综合物探技术具有探测效率高、适用范围广的优点，完全能够满足煤矿水矿井水文地质信息获取的要求，对于保障煤矿生产安全具有积极意义。
关键词：综合物探技术；煤炭矿井；水文地质；应用
1综合物探技术解释
应用综合物探技术可获得探测区域的视电阻率剖面图，根据所得信息，技术人员可以确定矿井采空区的位置。一般情况下，如果探测区域视电阻率剖面图中出现弯曲的等值线，说明该区域中存在采空区，根据电阻体大小及电阻率颜色变化，还能够明确被测区域中是否存在积水。如果综合物探技术所得的视电阻率剖面图中，等值线相对平缓，即说明被测区域中水文地质条件良好，无采空区无积水，煤炭开采风险比较低。除此之外，在矿井地质勘测过程中，综合物探技术还可以应用在老空积水、塌陷区等地质勘测工作的补充调查中，完全现有地质资料，并且进行辅助性评价。
2物探对煤矿地质探测的作用
煤炭产业是我国国民经济发展的支柱产业之一，一直以来，我国都是坚持以煤炭为主、电力为中心、全面发展油气及新能源的能源发展战略，煤炭在未来很长一段时间内仍是我国经济及社会发展所需的主体能源。我国煤炭开采主采取地下采煤的方式，开采技术有限，开采条件非常复杂，尤其是煤矿的地质条件，在很大程度上制约了我国煤炭开采的机械化，再加上井下作业环境恶劣，我国煤炭开采的量及深度又不断增加，以致开采过程当极易产生各类安全事故，如煤层断裂、陷落柱、水灾害、地质灾害等，不仅降低了煤炭开采的效率与质量，而且也给我国带来了巨大的经济损失，不利我国国民经济的健康、稳定发展。
伴随我国各行业逐步落实科学发展观，国民经济快速发展，对于能源的需求量不断增大，我国急需建设一批产量高、效率高的矿井，而这就给煤矿地质的探测提出了新要求：一方面，要求于地面选择适当的勘探方法，如地面高分辨二维地震勘探、地面高分辨三维地震勘探、电法探测等，以为煤矿的开采规划设计提供科学地质依据；另一方面，要求在安装大型超千吨综采设备或是于开采前，应于矿井下对开采区工作面的各类地质异常体进行查明和控制，包括小断层、小褶曲、煤层厚度改变、煤层冲刷、剥蚀、煤层分叉、陷落柱、岩溶及老空间分布、可能会出现涌水或瓦斯涌出情况的点或通道、顶底板的富水情况、顶板稳定性等。这些地质异常情况会极大地影响煤矿开采工作的顺利进行，即使是小规模的地质异常情况，若未及时进行有效探测，也会影响开采系统布局的合理性，导致资源浪费，严重的还会影响工作面开采及各类水害的预防和治理，甚至危及整个矿井安全。若发生问题，将会造成巨大的经济损失。因此，物探对于煤矿地质的探测而言具有非常重要的现实意义。
3综合物探技术的测量原理
3.1反射测量
煤矿开采区域均处于野外，地质勘探期间，为确保数据精确，必须采用反射测量方法，首先探测目标体周围的地质环境。反射测量方法包括连续剖面法以及共中心点法两种。不同方法的原理不同：
3.1.1连续剖面法
要求发射与接收天线，同时沿测线方向移动。采用连续扫描的方法收集数据，完成对目标体地质情况的测量。
3.1.2共中心点法
要求以目标区域内某点为中心，将发射与接收天线分开放置。以同样的速度，向不同方向移动天线，以获得有关目标体的数据。
3.2折射测量
该测量方法与地震勘探类似，要求以波的折射原理为依据，获取煤矿采区的地质勘探数据。但该测量方法限制条件较为严格：雷达波入射角应满足一定标准，视接收天线与发射天线之间的距离而确定，计算较为烦琐；不同介质中，雷达波的传播速度需保持不同，下层介质速度应相对更高。
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3.3透射测量
3.3.1剖面测量
安装发射器等设备，调整不同设备的高度，使之保持一致。移动各设备，速度相同。获取雷达波曲线，得到目标体勘探数据。
3.3.2层析成像法
安装收发器等设备。使发射器固定，接收器移动。测量数据，获取图像。观察雷达波参数，得到目标体勘探数据。
4综合物探技术在煤矿地质水文勘探中的应用
4.1物探技术在煤矿地质开采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，从而提高煤矿开采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：可用于探测各类矿井水文地质问题，如开采区域前方的老窖积水区、开采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%；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%。
4.2物探技术在防治煤矿地质开采中地质灾害的应用
物探技术在防治煤矿地质开采中地质灾害的应用主要体现在以下方面：
4.2.1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。
4.2.2应用于采矿区构件机理分析当中
进行煤矿开采时，作业人员往往会遇到突水状况，突水情况不仅会阻碍煤矿开采的顺利进行，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。
4.2.3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。
5结束语
总之，各种物探方法往往由于自身的局限性、多解性问题，不能够全面、准确地解决煤矿地质水文方面的问题。将综合物探技术应用到煤矿采取的地质勘探过程中，获取的雷达探测图以及相应数据，能够明确提示各深度的电阻情况。通过对电阻情况的观察，有关人员即可判断出各深度的地质情况，证实综合物探技术应用的有效性。
参考文献：
［1］戴建安．综合物探技术在矿山地质勘探中的应用［J］．世界有色金属，2017，（12）：100－101．
［2］郝彬彬，王春红．综合物探技术在矿山水文地质勘探中的应用［J］．煤炭工程，2017，49（03）：47－49．
［3］宋培海．物探技术在高速公路熔岩地区地质勘探中的应用［J］．黑龙江交通科技，2016，37（12）：30－31．
作者简介：
第一作者，刘峰，男，2007年毕业于西安科技大学，自动化专业，本科学历，2007年参加工作，工作单位子长县煤炭工业局，并于2017年评审为机电工程师。第二作者徐帅，男，1990年10月出生，中国共产党员。2013年毕业于西安科技大学资源勘查工程专业，2013年参加工作，2014年被评为地质助理工程师。工作单位：子长县煤矿安全培训中心，现为子长县煤炭工业局科员，从事煤矿安全监管工作。
论文作者:刘峰1,徐帅2
论文发表刊物:《防护工程》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/6
标签：物探论文; 地质论文; 煤矿论文; 技术论文; 断层论文; 煤炭论文; 矿井论文; 《防护工程》2018年第25期论文;