綜合物探技術在煤炭礦井水文地質中的應用研究

劉洋

摘 要：在煤炭礦井生產中，對礦井水源、水量及涌水通道等礦井水文地質信息進行有效探明，一直是礦井生產安全管理的重中之重。但礦井水文地質條件所獨有的隱蔽性與區域性，使得很難通過一般手段對其進行準確勘明。因此，通過綜合物探技術對礦井水文地質情況進行勘測便具有重要的現實意義。文章重點針對瞬變電磁法和探地雷達法結合物探專業技術在煤炭礦井水文地質中綜合應用進行了分析，以期為提高礦井內偵查工作提供有利保證。

關鍵詞：水文地質；勘探；綜合研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.064

0 引言

礦井內作業是存在一定危險系數的，為了減少其各類事故的發生率，保證各項程序的順利安全進行，就要合理運用綜合物探技術，加強對煤炭礦井水文地質的專業技術分析，使其應用到更加廣泛的領域。物探技術在使用中存在非常多的優點，比如其探測精準度高、環境適應能力強等，為物理勘探技術提供了積極的促進作用，為社會的進一步發展起到了良好的推動作用。因此，依據煤礦水文地質的根本性的要求，不僅可保證結果的有效性還可以取得礦井踩空積水的更多信息，為勘探技術提供更多的數據。

1 物探技術在煤礦礦井水文地質中的應用

1.1 瞬變電磁法的應用

1.1.1 原理分析

瞬變電磁法本質上屬于時間域電磁法，其是在不接地回線或接地導線中通入脈沖電流充當場源，以激勵探測目標感生二次電流，并通過對二次場隨時間變化的探測，實現對目標物相關情況的探明。其相較于其他電法勘測技術，具備響應形態簡單、體積效應小、分層能力強、穿透性好等諸多優點，同時還能夠同步完成剖面測量與測深工作，有利于實現礦井水文地質情況的高效、精準測定。

1.1.2 應用

井田內構造地質體往往與其周圍介質的電阻率有差異，一般寒武系灰巖和煤系的電阻率要高于其周圍巖層，而含水斷層和裂隙的電阻率偏低。同時，斷層溝通不同地層時，其構造內部的破碎物的特性也會存在明顯差異，包括透水性與富水性。一般情況下，灰巖、砂巖地層中的斷層破碎帶電阻率偏低，而其富水性較好，在泥巖和砂質泥巖中則恰恰相反。這正是瞬變電磁法勘測地層裂隙與含水層富水性的主要依據。

1.2 探地雷達法的應用

探地雷達法的主要操作方法也就是反射剖面法，其方法選用SIR-3000地質雷達儀，對煤礦礦井內測量區域進行數據采集。我們可以根據收集到的數據進行合理的科學的分析討論，制作出專業的剖面圖，該類剖面圖能偶對礦井水文地質遇到的災害進行有效的、科學的精準估算。根據實際情況可以推斷出：一般情況下，探地雷達法其勘測深度一般保持在1.5米以上時，就會產生較為明顯的反射同相軸現象；而處于1.5米以下時，就不會產生煤炭地下分層現象；在探測深度保持在6米上下波動范圍之內時，則會出現比較復雜的反射同相軸。所以，根據上文描述，在0米到6米的區域內時，地下煤層是比較穩定的。但是在小于6米的區域內的煤層，反射同相軸較為復雜難辨，那就肯定會有采空區的出現，這就意味著容易發生煤層坍塌的現象。結合物探技術的綜合成果，可以制作出科學合理的剖面圖，這樣大大方便了技術人員的操作，準確的找到煤礦礦井采空區的區域范圍，這樣提高了技術人員的工作效率。

根據綜合物探技術找到采空區的大體區域范圍時，需要注意以下幾點內容：一旦檢測區域內存在采礦區時，電阻率在剖面圖中的等值線就會出現彎曲現象，我們就可以根據電阻率所出現的變化，對檢測區域內積水進行推測；依照綜合物探技術現狀來看，我們不難判斷出電阻率剖面圖等值線也相對比較平緩，因此可以推測出該區域范圍內的水文地質較為良好，不會出現積水存在的可能性。此外，我們要科學的應用綜合物探技術，只有這樣才能夠保證地質材料的完整性。該技術不但能夠及時的推測出采礦區域內坍塌和積水區，還能夠綜合評價地質材料的科學性，使其能夠更為完善。

1.3 綜合物探解釋、地質資料正確性驗證方面的應用

為了使專業技術人員能快速合理的確定對煤礦礦區采空區的大概位置，要根據綜合物探技術，形成科學的視電阻率剖面圖來確定。

1.4 井下三維電法勘探

這中方法指的是在點電源電場理論的基礎上而衍生出的一種勘探方法，這種方法可以對煤層附近的低阻富水區進行科學的合理的預測，在實際的操作中采用高密度電法儀的探測方法測量一圈工作面巷道，從而從觀察到的具體數據中計算工作面底板視電阻值，同時也可以對三維成像進行合理的解釋。例如，山東省某個煤礦開采單位的勘探中，曾探測帶工作底板以下280m，那么就可以根據高度密度法先做一個事先的預測，然后查看地層狀結構相符的視電阻率分布而產生的三維數據，從而得出，地質規律與探測結果不相符，也使得取得的探測分辨率比較低，所以在后續的工作中，要重新建立數學模型，再根據本區域的實際情況找到合適的綜合物理方法，這樣才能更好的促進煤礦礦井下的工作能夠安全進行。

2 工程實例

2.1 省某煤礦TEM法勘查

從圖1可看出，1940，2140，

從上圖中，我們不難看出，斷層下降盤附近出現了較為明顯的低阻異常，因此，我們能偶判斷出斷層裂隙帶形成的富水區。通過本次龔恒實際勘探情況來看，可以依照現有所掌握的水文看產相關材料，我們可以推測出該區內石炭系上統灰巖與奧陶系頂界下50m灰巖的富水異常區，還可以解釋說明斷層所包含的含水量與導水性能的大小，并且指出了富水異常區，以及對勘測區域內斷裂結構導水性進行合理的評估。

2.2 兗礦集團某煤礦地面電法勘探

圖2為用田10鉆孔資料對測區T164線CSAMT法反演電阻率斷面圖，由圖可見，斷面縱向由淺至深總體表現為4個明顯的電性層。

3 結語

總而言之，采取有效的措施實際應用在煤炭礦井水文地質勘探工作中，不僅能夠提升礦井內勘測工作效率，還能夠將綜合物理勘探技術進行更為深遠的推廣。在社會發展越來越快的進程中，在礦井事業發展的越來越火熱中，科學的、有效的、合理的對綜合物探技術的使用，大大提高了其勘探工作的效率，業績明顯提高，增強礦井水文地質的應用效果。在上文中主要通過探地雷達法與瞬變電磁法的綜合物探方式，勘測獲取勘測區富水區位置、產狀、形態、特性等參數，并通過鉆探施工進行實驗驗證，進一步證實了綜合物探技術的可行性與準確性。

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