煤礦水害防治領域中綜合物探技術的應用

盧小濤（平頂山天安煤業天力有限責任公司，河南　平頂山　467000）

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煤礦水害防治領域中綜合物探技術的應用

盧小濤
（平頂山天安煤業天力有限責任公司，河南平頂山467000）

摘要：在煤礦的開采與建設中，地下水、雨水、河流等許多因素，都會造成煤礦的采空區積水、構造及陷落柱導含水等危害，嚴重的影響到煤礦的生產安全。本文就綜合物探技術在煤礦水害防治領域中的應用進行分析，介紹了瞬變電磁法與三維地震法探測煤礦采空區積水、構造及陷落柱等地質情況的概念及應用。以期促進煤礦行業的生產安全。

關鍵詞：煤礦水害防治；綜合物探技術；瞬變電磁法；三維地震法

1 背景

隨著國內工業化的快速發展，對于能源的需求量也越來越大。尤其是我國屬于用煤大國，對于煤礦的生產與開采要求也越來越高。但是在過去的煤礦生產和建設中，由于需要在山區中挖礦，而地下水、雨水、河流等許多因素，都會造成煤礦的采空區積水、構造及陷落柱導含水等危害，嚴重的影響到煤礦的生產安全。尤其是在早期較小的煤礦中，由于缺乏科學合理的開采，造成該礦井的地質災害問題頻發，嚴重的影響到開采人員以及能源的安全性，也為后期的煤礦開采留下了一定的隱患和難度。

基于此，平頂山天安煤業天力有限責任公司通過瞬變電磁法、三維地震勘探等綜合物探技術，加強了對煤礦開采區域的地質勘查，能夠有效的查明采空區、陷落柱的具體位置，進而預防、治理煤礦開采中的水害問題，并提高煤礦生產與建設的安全性。保障了煤礦施工人員以及煤礦能源的安全性，為煤礦企業的可持續發展提供了有效的支持。

2 綜合物探技術的概述

（1）瞬變電磁法

瞬變電磁法（TEM法）即時間域電磁感應法，通過接地線源或者不接地回線的方法，能夠向地下發送一次脈沖磁場，并在一次脈沖磁場的間歇期間利用電偶極和回線對二次脈沖磁場進行接收，而二次脈沖磁場則是由地下良導地質體受激勵所引起渦流產生的非穩電磁場。根據兩次脈沖磁場的發射曲線特征，能夠對地下地質的規模、產狀、電性等情況進行有效的勘測。瞬變電磁法與普通的電法勘探相比，具有更高的靈敏性，并且瞬變電磁法屬于純二次場測量，其縱向、橫向的分辨率更高，勘探的深度也更大，因此可提高地質勘探的工作效率，并且準確的掌握礦區的地質條件，為水害的預防與治療提供有效的支持。

（2）三維地震法

三維地震屬于面積采集技術，通過利用檢波點網格和炮點網格的合理組合，能夠對地下數據點網格的覆蓋次數進行平均的分布。能夠更加準確、清洗的顯示地下目標的圖像，并且提供更可靠的預測位置。并且，與二維地震方法相比，三維地震的勘探沿測線更寬廣，由Z軸的深度探測擴展至由X軸、Y軸聯合構成的三維空間，對于礦區地質的勘探可增加探測的范圍，最高可形成10m×10m×1ms的三維數據體，具有更多的數據，以及能夠對地質的剖面、切片等進行更深層次的探測與分析，獲得更準確的信息。并且通過簡化地質與地震的關系，使三維數據體空間的位置更正確，對于地下的斷層、采空區、陷落柱、古高山、古湖泊、古河流、古喀斯特地貌等地質現象都能夠有效的或直接或間接的反映。

3 綜合物探技術的應用

（1）瞬變電磁法

隨著瞬變電磁法的不斷發展與完善，將其應用于煤礦生產中的水害防治，已經取得了顯著的成果。尤其是在采空區的積水、構造，以及陷落柱的賦水等區域的電阻率值與普通的地質相比更低。因此，瞬變電磁法的勘測效果十分良好。能夠有效的探測出礦區的信息，以盡量避免水害的問題。

①瞬變電磁法探測陷落柱：煤礦中形成的陷落柱與奧灰巖的溶裂隙存在一定的相關性。即：當巖溶裂隙不斷的擴大時，地層受到應力而不斷的垮落破碎，最終導致陷落柱內部的充填物松散而復雜。打亂了正常的地層沉積層序，使得煤層與陷落柱的接觸面密度、電性等差異較大；

②瞬變電磁法勘察采空區：由于煤層采空區巖體的下沉和塌落，導致該區域地質中電阻率值的不斷增大。而隨著采空區的充水，水體也會造成垮落斷裂帶的壓力，而造成巖體破壞區電阻率的降低。因此通過瞬變電磁法探測地下巖層的電阻率變化，能夠有效的判定該區域的含水情況。

（2）三維地震探測陷落柱

由于煤層與圍巖之間存在的波阻抗差異較大，因此，當煤層的厚度大于1m時，煤層中便會形成一定的反射波。如果在煤層的頂部結構受到一定的破壞，或者煤層之間存在陷落柱時，煤層的反射波則會出現低頻干擾、中斷或者消失。當煤層的反射波信息通過地震時間剖面表現出來之后，可用來識別煤層中是否存在陷落柱或者采空區。并且由于陷落柱的密度差異性較大，其上覆地層塌陷物排列也較為松散、雜亂，在其橫向和縱向上的密度、速度等具有較大的差異性。以此也可通過三維地震探測該區域是否存在陷落柱。

三維地震探測陷落柱具有較高的準確性，能夠有效的探測煤礦的地質安全性，避免水害的發生，降低平頂山天安煤業的生產成本，避免經濟損失的情況出現，為平頂山天安煤業的煤礦生產與建設提供有力的支持。

結語

水害是影響煤礦生產與建設安全的重要因素，加強對煤礦區地質的檢測，并采取有效的預防措施，以避免礦井地質災害的發生，進而降低平頂山天安煤業的生產成本，避免出現經濟損失的情況。通過采用瞬變電磁法、采區三維地震勘探等綜合物探技術，能夠有效的勘測出該地區的地質情況，包括采空區、陷落柱及構造的導含水情況等，屬于十分有效的防治水害技術措施。并且綜合物探技術具有施工簡單、準確度高、方便快捷、投資小等優點，能夠及時的探測出煤礦井下的水文地質情況。綜合物探技術在近年來已得到了廣泛的推廣及應用，為煤礦的安全生產與建設提供有力的支持。

參考文獻

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