物探技術在煤礦防治水中的應用研究

摘 要：依據實際地質情況，應用瞬時電磁法、三維地震等，實施探測工作，以達到良好的勘探效果，對各類煤礦災害問題進行有效規避。

關鍵詞：物探技術；煤礦防治水；應用

1 煤礦地質災害種類

根據面臨的問題重點研究?，F將煤礦地質災害類型分述如下。

a） 滑坡。是指煤礦開采后山體的斜坡局部穩定性遭到破壞，部分山體沿著破壞面整體下滑的現象?；戮哂泻艽蟮钠茐男?，一旦發生，輕者破壞道路植被，重者推倒房屋廠房掩埋人員；

b） 地面塌陷。是由于下部煤層開采后形成空洞，上覆巖層在重力作用下向下坍塌而致，是煤礦開采后地面出現的最多的地質災害。地面塌陷會造成耕地被破壞，農作物由于水土流失而枯萎死亡；

c） 煤層自燃。是指煤層由于自然氧化溫度升高而發生的燃燒現象。由于煤礦先期的開采技術比較落后，導致煤層不能被完全采出，煤層開采后產生的裂隙會將O2輸送到采空區內，煤層經過長時間的氧化溫度升高，當溫度逐漸堆積到一定程度時煤層就會燃燒；

d） 采空區透水。是指煤礦開采后形成的空洞聚集了大量積水，在煤礦開采過程中意外地涌入工作面的事故。透水事故往往會造成開掘工作面的職工大量死亡，是中國現階段最常見的煤礦事故；

e） 工作面滯后突水。是指煤礦在開掘過程中煤層的防水薄弱點被破壞產生突水，突水量在較長時間內逐漸增大的現象。

2 綜合物探方法

2.1 瞬變電磁法

瞬變電磁法屬電磁感應范疇，其是時間界面內的概念，其能夠借助不接地回線或接地線源，向地下實施脈沖場發送。單次脈沖磁場間歇過程中，用回線或電偶極對二次場實施接收，這一二次場具備非穩定性特征。依據二次場衰減曲線特性，準確判定地下地質體電性、產狀、規模等各指標。瞬變電磁法本質是純二次場測量，相較于普通測量方式，極具優勢。具體表現為在低阻地質體內反應靈敏，具備很高的縱向及橫向分辨率，有助于增加勘測深度，提高工作效率。

2.2 三維地震

具體工作實施中，其通過對泡點網格及檢波點網格進行科學組合，得出地下數據點網格。其分布均勻，與規定覆蓋次數吻合。三維地震應用主要為使地下目標圖像更加直觀、清晰，便于后期準確定位，增加位置預測過程中的科學性和準確性。將三維地震應用到勘探工作中，能夠對原有沿測線觀測的二維地震方法，實施擴展，使其以三維空間形式存在，包含垂直和面積兩個方向。為使三維數據體與勘探地質體具備較高的匹配性，實際工作執行中，可優選面積觀測技術，實現該工作目標。

相較于二維地震，三維地震特點明顯，優勢顯著。其包含很大的數據容量。將三維地震勘探應用到煤田中，能夠實現三維數據體建構，其體積也能夠滿足具體要求。經該種方式后，在任一方向，對剖面進行抽取和研究?；蛞罁我馍疃?，對時間剖面或切片進行抽取，用以具體研究工作中，有效解決相關問題。與二維數據不同，三維數據能夠對地下地質狀況進行精確反映。同時，三維地震勘探偏移歸位準確，數據體空間經三維偏移之后，增加歸位準確性，使地震和地質空間對應關系更加簡單。將三維地震應用到具體勘探工作還是中，實現三維空間數據體獲取。該背景下，地質圖構造更加清晰，而且該圖像極為靈活，包含剖面、平面和立面三種形式，使勘探過程更加精確。三維數據體信息點具備高密度特性，信息容量豐富，能夠對煤礦深處情況進行全面反映，以對斷層和異常體等具備更加清晰的認識。

3 綜合物探方法在煤礦防治水中的應用

3.1 瞬變電磁法

瞬變電磁法在煤礦防治水中應用廣泛，發展前景廣闊。在采空區、構造、陷落柱中，均可用該種方式實施探測，并依據實際情況，提出相關應對方法，將該工程界面內的損失降到最低，實現預期水防治目標。

（1） 陷落柱探測。將填充物添加到煤田陷落柱內，成分復雜、松散，不再依據常規沉積層序對其進行排列。而正常沉積層序被打亂，在陷落柱和煤層接觸邊界兩側分布，其密度、速度、電性等各指標均存在明顯差別。

（2） 采空區勘察。煤層采空區巖體破碎，使電阻率值增加。在全采空區完成充水工作之后，電阻率值又會明顯下降。針對該種情況，可應用正確的方式，探測地下巖層電阻率及變化情況，以此為基礎，對巖層含水情況進行準確判定。

3.2 采區三維地震探測陷落柱

常規狀態下，煤層和圍巖之間，波阻抗特性不同，差異明顯。當煤層厚度在 1m 以上時，煤層上部會形成良好的反射波。但是，陷落柱、煤層采空、頂板等一經破壞，地震時間剖面也會發生改變，使反射波組中斷或消失。同時，煤層頂部結構也會因外力干擾，出現不規則破壞情況，各類低頻干擾情況比較常見。我們需要對這類情況進行判定，以此為基礎，對陷落柱和采空區等進行準確識別，看其是否存在。

陷落柱柱體的構成，主要通過上覆地層塌陷物充填膠結實現。這些塌陷物塊度不均勻，排列過程極為雜亂。填充物成分很復雜，而且密度比較小，過于松散。將圍巖設置在陷落柱周邊或頂部，以煤系地層的砂巖、泥巖和煤層等為主。其沉積速度、密度等各指標，在橫向和縱向上，均與陷落柱存在明顯差異。

三維地震解釋成果和礦井、驗證孔資料等具備高度契合性。經礦方驗證后，得到證實，為礦方提供了高價值地質資料。以該類資料為依托，當出現問題時，礦方能夠采取針對性的措施，對其進行防治，減少不必要的資金浪費問題，實現預期水治理目標，為礦區后期各項工作開展奠定良好的基礎。

4 結語

煤礦防治水工作極為重要，專業性很強，對水文地質技術人員提出了很高的工作要求。綜合物探方法與煤礦防治水相關要求吻合，能夠對煤礦區含水情況進行準確測量，為礦區開采和施工奠定良好的基礎，使施工方具備完整全面的水文地質資料，有效規避各類礦井地質災害問題，實現成本節約，確保該技術在煤礦防治水過程中得到全面推廣和應用，降低后續工程實施難度。

作者簡介：

鄧波，1988年3月出生，助理工程師，畢業于安徽理工大學地球與環境學院，現供職于福州華虹智能科技股份有限公司。