綜合礦井物探技術(shù)在探測陷落柱中的應(yīng)用

【摘要】綜合礦井物探技術(shù)在陷落柱的探測工作中起到至關(guān)重要的作用，能在一定上確保煤層的連續(xù)性。本文將對綜合礦井物探技術(shù)加以詳盡的分析，并分析綜合礦井物探技術(shù)在探測陷落柱中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】綜合礦井物探技術(shù)；陷落柱；應(yīng)用

在煤礦開采工作中，陷落柱是一種比較常見的具有一定災(zāi)害性質(zhì)的地質(zhì)異常體，這種地質(zhì)異常體會影響煤層的連續(xù)性，并有造成礦井水患的可能，這給礦井工作造成了很大的安全隱患。為了在最大程度上避免陷落柱給煤礦帶來的損失，一定要重視總結(jié)分析陷落柱的發(fā)展規(guī)律，這樣才能給用綜合礦井物探技術(shù)對其進(jìn)行探測工作提供科學(xué)準(zhǔn)確的依據(jù)。

1.無線電波透視方法的工作原理

一般情況下，低阻巖層對電磁波能量的吸收能力是最強的，電磁波在巖層中前進(jìn)時遇上斷裂的構(gòu)造時，會在這個斷裂結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的界面上出現(xiàn)反射和折射，這樣的反射和折射會大大減少電磁波的能量。由此可見，礦井中工作的設(shè)備發(fā)出的電磁波，在傳播過程中如果碰到陷落柱這些有災(zāi)害性質(zhì)的構(gòu)造，其能量就會被這些構(gòu)造吸收大半，導(dǎo)致電磁波的能量不能全部到達(dá)接收端，形成透視的異常區(qū)。

煤層中，任意一點的電磁波的場強計算公式為 E = E0（ e-BC/r ） sinH，其中的E表示介質(zhì)中某點的場強實際測量數(shù)值，E0能夠決定發(fā)射功率和周圍介質(zhì)的初始輻射場強，r表示的是發(fā)射機器與接收機器之間的距離，B是表示工作頻率、介質(zhì)電阻率以及相關(guān)常數(shù)的介質(zhì)吸收系數(shù)，H是觀測點方向間和天向軸線之間的夾角。這樣顯而易見，r和B的變化會直接引起B(yǎng)值的變化，而B值在射線路徑上出現(xiàn)的變化，是E值出現(xiàn)反常變化的關(guān)鍵原因：B=X LE#1/ 2{ [ 1+R2/ （X2E2） ]1/2- 1}。根據(jù)這個公式可以得知，當(dāng)（ X= 2Pf ）時，B值表示的是煤炭或者巖石的相關(guān)常數(shù)的關(guān)聯(lián)函數(shù)。但是因為煤層頂端巖石的介電常數(shù)和煤層低端的介電常數(shù)相差數(shù)值比較大，而導(dǎo)磁率相差的比較小，所以電磁波射線在煤層和巖石層交匯的地方穿行的時候，我們會發(fā)現(xiàn)B與E值變化比較顯著。

2.礦井瞬變電磁方法的技術(shù)原理

這種礦井瞬變電磁方法，不接地回線和電極，直接向地下發(fā)出脈沖式電波，這種探測技術(shù)是一種非接觸性的探測技術(shù)。一般情況中，采掘空間斷面的面積和發(fā)射以及接收的回線邊長的長度確定之后，仍然可以增大發(fā)射的功率，并增加接受回線的線路匝數(shù)來使二次場信號的強度增強，來達(dá)到增大垂直方向上的勘探深度的目的。

還有一種情況是電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率都比較穩(wěn)定的時候，電流也是比較穩(wěn)定的，這樣周圍的磁場也是相對穩(wěn)定的。那么這個時候如果突然斷電，磁場肯定會馬上消失不見。而這種磁場的變化，會通過回線周圍的導(dǎo)電介質(zhì)傳回回線旁的巖層之中，這時候巖層中也會出現(xiàn)感應(yīng)電流，也只有這樣才能保證在突然斷電的情況下，周圍的磁場不會馬上消失。但是由于介質(zhì)的歐姆消耗了一些，所以這個感應(yīng)電流還是會有減弱的情況，然后會產(chǎn)生新的渦流。只不過后來產(chǎn)生的渦流強度肯定是更弱的，如此往復(fù)，一直到巖層中的歐姆消耗殆盡。

因為煤系地層的沉積序列排列清晰有序，因此原生地層中，橫向的導(dǎo)電性基本一樣，不會出現(xiàn)什么變化，而其垂直方向上的變化則表現(xiàn)的十分規(guī)律。當(dāng)原生地層的地層構(gòu)造出現(xiàn)破碎時，若構(gòu)造中有水就會有比較好的導(dǎo)電性。可以見得，在煤層底板巖層中出現(xiàn)內(nèi)斷層或者裂縫以及陷落柱時，不管其中是否含水，地層橫向和縱向在電性方面的固有規(guī)律都會被打破，從而失去礦井瞬變電磁法探測的良好的地質(zhì)條件。

3.實例分析

某個煤礦的工作區(qū)域長度為八百二十米，寬度為一百四十米。巖層的傾斜角度小于十度。這個煤礦的存在通常情況下來說是比較穩(wěn)定的，主要以碎狀的煤塊為主。當(dāng)工作面上的挖掘任務(wù)結(jié)束之后，會出現(xiàn)因為工作面上切眼較大的含水構(gòu)造沒有掘開而出現(xiàn)異常的情況，煤層的上部分會出水，接著巷道內(nèi)會出現(xiàn)面積較大的水。這樣的情況下，我們能采用的辦法是無線電波透視方法和礦井瞬變電磁方法，這兩種方法要結(jié)合使用，重點檢查出水的位置。

工作中可以用無線電磁波透視方法進(jìn)行探測，結(jié)合利用礦井瞬變電磁法，能準(zhǔn)確的確定含水位置。而用礦井瞬變電磁方法布置測量位置的同時，還要從工作面風(fēng)巷之間的各個輔助巷道來著手。工作中使用的裝置可以使用兩米乘以兩米的相互重疊的回線這樣的設(shè)備，不要忽視讓其盡可能靠近工作面的側(cè)面。對該區(qū)域的地質(zhì)異常情況反映來說，無線電磁波透視法和礦井瞬變電磁方法大體上都是一樣的，根據(jù)已知的參考資料中，異常區(qū)域通常被解釋為陷落柱構(gòu)造。為了更準(zhǔn)確掌握異常區(qū)域的面積大小及其特征，井下的巷道之內(nèi)在不同的位置應(yīng)該設(shè)置五個鉆孔，然后綜合分?jǐn)?shù)鉆孔的出水位置以及巖石芯的取樣情況，最后總結(jié)出含水異常體是一個半徑是四十米的陷落柱，其發(fā)育位置是輔助軌道下山巷道的距離大約五十米位置。這個鉆探的結(jié)果和采用礦井瞬變電磁方法以及無線電磁波透視方法的勘探結(jié)果完全能夠吻合。

結(jié)束語：

在實際工作中，我們能夠看出，礦井物探技術(shù)的探測能力比較強，工作效率比較高，應(yīng)用成本也是比較低的，因為這些特點，這種技術(shù)在井下陷落柱的探測工作中得到了越來越多的運用。在當(dāng)前的技術(shù)水平上看來，工作中還要多使用高效的綜合探測技術(shù)，從而將測量中出現(xiàn)的誤差減小。與此同時，還要在工作中不斷積累經(jīng)驗教訓(xùn)，不斷摸索最高效正確的方法，總結(jié)其規(guī)律，最大程度上提高物探工作的準(zhǔn)確性。除此之外，物探技術(shù)在探測工作中要結(jié)合地質(zhì)鉆探等工作資料，綜合分析這樣才能獲得最好的成果，更好的滿足煤礦的安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]于景邨，劉志新，劉樹才，湯金云.深部采場突水構(gòu)造礦井瞬變電磁法探查理論及應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報.2007，（08）.

[2]劉斌，李術(shù)才，李樹忱，聶利超，鐘世航，宋杰，劉征宇.隧道含水構(gòu)造電阻率法超前探測正演模擬與應(yīng)用[J].吉林大學(xué)學(xué)報（地球科學(xué)版）.2012，（01）.

[3]李慶忠.石油物探領(lǐng)域的創(chuàng)新意識與求實精神——為慶祝我國物探事業(yè)光輝的六十年有感而發(fā)[J].石油地球物理勘探.2011，（06）.