礦井物探方法在煤礦的應(yīng)用

段曲遇

（江煤集團(tuán)公司貴州分公司 小牛煤礦，貴州 水城553000）

隨著煤炭生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，煤礦井下水患及各種地質(zhì)突發(fā)性災(zāi)害不斷發(fā)生，迫切需要查明礦井水文地質(zhì)及地質(zhì)構(gòu)造等情況。

礦井物探儀器體積小，重量輕，操作簡單，能迅速地對較大范圍（深度）的探測目的物進(jìn)行探測，是其它勘探方法所不能及的，在煤礦得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

1 在煤礦應(yīng)用的效果評價(jià)

瞬變電磁法是在煤礦使用較多的方法之一，其基本原理是通過不接地電路回線發(fā)射脈沖電流作為場源，激活探測目的物使其感生二次電場，在脈沖的間隙期間測量隨時(shí)間變化的二次電場，探測深度大，剖面工作與測深工作同時(shí)完成，提供了更多的信息。

1）UMF瞬變電磁法的應(yīng)用

地下水具有低阻、良導(dǎo)體、流動(dòng)、流量隨時(shí)間變化等特性。如果用三維方法才能確定固體礦產(chǎn)的賦存位置，那么確定地下水流的賦存位置，就要用四維方法。UMF系列儀器在三維方法的基礎(chǔ)上引入時(shí)間因素，對地下水、老空區(qū)具有很強(qiáng)的識別功能，同時(shí)兼有電法探測中反映地質(zhì)構(gòu)造低值異常、高值異常的功能。

某有資質(zhì)單位在2010年5月為貴州省黔南一煤礦（水文地質(zhì)條件復(fù)雜）提供了物探成果（見圖1）。

圖1 黔南某煤礦視電阻率等值線

從圖中分析的結(jié)論是：A1在剖面300m處－170m左右，視電阻率等值線圈閉，形狀近似橢圓。視電阻率值大于150Ω·m，推測為巖溶空洞異常；B組視電阻率等值線向上凸起呈低電阻率異常，視電阻率值小于40Ω·m，推測為裂隙孔隙異常；C組在斷面圖上視電阻率呈低電阻率異常，視電阻率值小于20Ω·m，等值線稀疏，呈板塊狀，推測為含水巖溶管道異常。

此次物探成果與以后采掘揭露的情況基本符合：A1反映的是老空區(qū)，不是巖溶空洞（分析出錯(cuò)）；B組反映的基本符合，在280m深處掘進(jìn)遇到較大的裂隙導(dǎo)水，C組反映200m深以內(nèi)為巖層裂隙水，200m深以外為含水巖溶管道。

2）YCS礦用瞬變電磁法

圖2、圖3是貴州省六盤水一煤礦的掘進(jìn)巷道物探成果。探測位置為前進(jìn)方向的頂部和正前方。

圖2 正迎頭—晚期視電阻率計(jì)算結(jié)果

圖3 頂板方向—晚期視電阻率計(jì)算結(jié)果—XZ切片

解釋：從探測結(jié)果分析，A1、A2和B1、B2處視電阻率值小于3，A1、A2為老空區(qū)積水，B1、B2為巖層裂隙水。

結(jié)論與本礦的掘進(jìn)工作面前方揭露情況有差異：巷道是沿C12煤層（傾角65°，厚2.8m）掘進(jìn)，其上部（垂距30 m以上）為已開采區(qū)，但前方左幫是未開采區(qū)，與左幫40m外存在低電阻異常區(qū)不符。在掘進(jìn)前方70m范圍內(nèi)應(yīng)存在巖層裂隙水（頂板有滴水），然而探測數(shù)據(jù)圖中沒有。另一方面測定前方存在高電阻為盲區(qū)。

2 目前物探儀探測數(shù)據(jù)成圖存在的分析誤區(qū)

1）對上述二種物探儀探測數(shù)據(jù)成圖中出現(xiàn)低電阻值的分析

（1）可采煤層結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，頂板為泥質(zhì)粉砂巖，底板為粉砂質(zhì)泥巖或泥巖砂巖組合。其巖石強(qiáng)度低，遇水易軟化，物探探測數(shù)據(jù)常出現(xiàn)低電阻值。

（2）巖層傾角較陡，層理、裂隙構(gòu)造較發(fā)育，采煤活動(dòng)破壞了頂板的完整性、連續(xù)性，降低了巖石的力學(xué)強(qiáng)度，產(chǎn)生大量的采動(dòng)裂隙，這些人為裂隙會(huì)溝通上覆含水層與含煤地層的水力聯(lián)系，在該區(qū)域物探探測數(shù)據(jù)成圖中常出現(xiàn)低電阻值區(qū)。

（3）如圖1所示，可采煤層之上的長興組與之下茅口組灰?guī)r含水層，富水性和透水性極強(qiáng)，但極不均勻，已開采區(qū)域及周邊未開采區(qū)，常出現(xiàn)低電阻值。

（4）區(qū)內(nèi)老窯采空區(qū)面積較大，存在不同程度的積水，當(dāng)采礦接近這些老窯采空區(qū)附近時(shí)，老窯采空區(qū)積水通過巖層滲入，常出現(xiàn)低電阻值。

因而劃定的積水區(qū)，面積往往過大，增加了防治水工作的難度。

2）從物探數(shù)據(jù)成圖結(jié)果分析應(yīng)注意的問題

（1）由于電法勘探方法是一種半球體的體積探測方法。巖層充水條件有差異，不同巖層存在相近的電阻，相同的巖層存在不同的電阻，導(dǎo)致探測成果數(shù)據(jù)和圖紙與實(shí)際情況存在差距，因此在使用該資料時(shí)必須結(jié)合礦井地質(zhì)資料及區(qū)內(nèi)的其它已揭露的水文件地質(zhì)資料進(jìn)行使用。

（2）物探的分析結(jié)論是根據(jù)礦井水文地質(zhì)條件與礦井的采掘條件綜合得出的，因而存在著主觀意識，收集資料的可靠性和完整性直接影響分析結(jié)論的正確性。

3）根據(jù)近兩年來的煤礦物探資料分析，有相當(dāng)一部分煤礦在使用中發(fā)現(xiàn)物探得出的結(jié)果與實(shí)際相差很大，甚至出現(xiàn)誤導(dǎo)現(xiàn)象，可能是分析出錯(cuò)，或是操作失誤。

3 結(jié)語

1）盡管物探存在諸多的問題，只要有資質(zhì)單位專職技術(shù)人員熟練操作，本礦地質(zhì)人員配合，就能消除差異，提高精度，指導(dǎo)工作，因而物探具有潛在能力。

2）如果物探與鉆探結(jié)合，即物探先行鉆探補(bǔ)充（查明有疑惑之處和提高精度），探測效果會(huì)更好。

3）物探儀還需要進(jìn)一步改進(jìn)，在三維方法的基礎(chǔ)上必須引入時(shí)間因素，在單位時(shí)間內(nèi)采集流水動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，更好指導(dǎo)煤礦生產(chǎn)。