探析綜合物探技術應用在煤礦防治水中的意義

慕斌(甘肅煤電股份有限公司華亭煤礦，甘肅 華亭 744100)

0 引言

在煤礦生產工作當中，需要堅持“安全第一”的原則，而水害問題對煤礦安全生產所產生的影響十分嚴重，對此，相關企業需要對物探技術加強應用。在水害類型勘測工作開展過程中，由于物探技術特點和煤礦地質條件等因素的影響，進而導致勘測工作中資源被大量浪費。所以，相關煤礦企業需要對綜合物探技術進行有效應用，確保煤礦防治水工作的有效開展，保證煤礦生產的安全性，使煤礦企業的經濟效益得到有效提高，促進我國煤礦行業的健康發展。

1 煤礦水災害分析

煤礦水具體是指煤礦在開拓和采掘時，其井巷或工作面等位置涌入的水源。而煤礦突水則主要是指煤礦含水層、工作面以及井巷等位置發生的出水事故。針對煤礦工程當中相關水害事故的產生因素進行分析，其具體包括以下幾個方面。

首先，缺乏安全意識。當相關煤礦突水事故的征兆十分明顯時，由于現場工作人員缺乏避災意識，管理人員麻痹大意未及時采取相應的預防措施，仍舊繼續掘進工作，進而導致各類水害事故發生[1]。

其次，對水文地質情況了解不夠詳細。由于部分煤礦企業的工作人員未查明煤礦水文地質類型及周邊水文地質條件，進而導致相關水文地質信息資料不夠健全，無法充分落實各項技術，最終導致煤礦水災害的發生。

再次，沒有有效開展預防處理工作。由于一些部門領導和相關工作人員對煤礦水災害所采取的預防處理措施不夠及時，未落實探、防、疏、堵、排、截、監等綜合防治措施，進而引發突水事故。

最后，技術應用需要加強。在煤礦生產過程中掘進和開采煤礦時，需要合理應用相關技術。但一些煤礦工程在具體生產過程當中，由于未對先進技術加強引進和應用，進而降低了自身對煤礦水災害問題的控制效果。

所以，在煤礦生產過程當中，針對水災害相關企業需要按照預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采的防治水原則，合理采取預防處理措施，確保能夠有效開展煤礦掘進、開采等相關工作內容[2]。

2 煤礦物探方法分析

物探主要利用物理原理，對地殼淺層地質構造和物理性質進行研究，不僅可勘察有用礦床，而且還能夠使相關地質問題得到解決。在對物探方法進行應用時，需要充分保證物理基礎，具體而言，在地殼當中應該包含大量不同物理性質的地質體或分界面，進而在空間內形成天然物理場。相關物探人員可采用儀器在煤礦內對物理場的變化數據進行自動采集和觀測，再利用計算機對采集到的物探資料進行分析和研究，從而對地質構造和礦產分布情況進行推斷解釋。物探方法可在地面和煤礦當中進行應用，本文主要探討其在煤礦防治水中的應用方法。在煤礦生產過程中，物探方法的應用可為采煤工藝選擇以及井巷工程、工作面布置等提供相關地質資料。通常情況下，物探技術的探測對象主要為巷道內煤層，對比地面物探具有明顯優勢，不僅距離探測目標較近，而且還能夠明顯突出物探異常，具有較高的分辨率，物探方法也十分多樣，以下是幾種比較常見的物探方法。

2.1 超前探測

超前探測是在煤礦掘進工作面實施的一種探測技術，需要對掘進巷道前方相應范圍內可能存在低阻異常體的位置進行探測，具體包括頂板、底板、順層，這樣一來可在掘進操作過程當中，有效揭露地質異常體等。彈性波超前探測技術在實際應用過程當中，需要對地震勘探原理進行充分研究，并根據巖層不同巖性所存在的彈性差異進行參考，將地球物理作為探測工作開展的基礎條件，利用相關觀測系統對地震波進行人工激發，從而記錄全空間內的波長，明確地質構造的實際情況。

2.2 煤礦瞬變電磁探測

瞬變電磁探測是指對不接地回線進行應用，并向相關地質體發射具體的脈沖式電場，將此作為場源。在被測地質受到激勵后可產生二次場，通過發射脈沖的間隙對回線進行接收，具體需要接受二次場在發射時間改變后的響應。這樣一來，可對二次場數據進行接收和獲取，分析地質體的具體位置，有效解決相關地質問題。

2.3 直流電法探測

直流電法探測的技術條件為煤巖介質導電性差異，可通過人工構建或自然形成的電場，從而分析出電場的實際分布情況，最終明確地質體情況和煤礦地質構造。

2.4 礦用無線電波透視儀法

無線電波透視儀法也被稱之為坑透法，該方法主要勘探煤礦工作面的煤體結構和內部地質構造發育情況。通過對此方法進行應用，可為地質構造和煤體結構、厚度等勘探工作提供有力依據。例如，在工作面上對無線電波透視儀法進行應用，可以結合吸收率的不同，從而確定工作面內存在的地質異常體，有效控制由于煤礦開采而產生的相關突水事故[3]。

3 煤礦綜合物探技術在煤礦防治水工作中的應用分析

物探技術主要是指地球物理勘探技術，其理論依據具體為，結合物理現象解釋相關地質結構或地質體，屬于間接勘探技術的一種。在煤礦實際生產過程當中，煤礦物勘是井下勘探技術當中十分重要的一項內容，其不僅可以有效降低生產成本，而且還能夠提高施工效率，因此在煤礦企業當中也得到了廣泛應用，可以使相關煤礦地質問題得到有效解決。在煤礦防治水工作開展過程當中，對綜合物探技術進行應用，需要對煤礦地質條件、探測區物性差異大小以及區域深度等相關因素進行綜合考慮，從而確保綜合物探技術的應用能夠與煤礦實際情況相符合。

3.1 在煤礦地面上的勘探

在煤礦防治水工作開展過程當中，需要有效勘探地面，以此提升防治水工作質量，在防治水工作開展前，將可能導致水害安全事故產生的相關因素進行有效控制。三維地震方法在煤礦防治水工作當中，可在具有較高地面密度的煤礦中進行使用，對地震勘探的空白區域進行有效覆蓋，重新布置存在漏洞的區域，從而有效開展地面鉆探工作。通過對三維地震勘探技術進行應用，可使煤礦的煤層特性和地面構造得到有效控制。

3.2 在煤礦井下的勘探

在煤礦地面勘探工作當中，綜合物探技術可以起到有效作用，確保煤礦采掘工作開展過程中有效避開相關突水危險區域和地質災害區，保障井下采掘工作的有效開展。為了對煤礦下的水害安全事故進行有效預防，相關煤礦企業可對水化學直流電法以及鉆探法等物探技術進行結合，從而對井下的導水通道水源以及含水構造物規模等因素進行查明，避免發生水害事故，使采掘工作人員的生命安全得到有效保證。在井下采掘工作開展過程當中，可以有效結合鉆探技術和電法勘探技術全面勘探井下坑透發現的相關異常區域，并對其異常原因進行查明，為防治水工作的開展提供依據。

3.3 瞬變電磁法基本原理

瞬變電磁法也可以稱之為時間域電磁法，需要對不接地回線或接地導線的發射脈沖電流進行利用，使其形成場源，可對目的物感生的二次電流進行激勵探測。與此同時，在發射脈沖的間隙還可對接地電極或回線等進行利用，從而對二次場隨時間變化的響應進行測量。根據測量中的異常，可對地下不均勻導電性能以及位置等進行分析，使相關地質問題得到有效解決。觀測過程主要在脈沖間隙當中進行，不會受到一次場源的干擾，在時間上具有可分性，而且脈沖作為多頻率合成，在不同延時觀測時，其頻率成分存在差異，同時相應時間場在地層當中也有著不同的調查深度和傳播速度，可以將其看作為空間的可分性。而瞬變電磁法的主要特點，具體包括以下幾個方面。

首先，把頻率域法的精度問題轉成靈敏度問題，加大功率靈敏度可以增大信噪比，加大勘探深度。在高阻圍巖地區不會產生地形起伏影響的假異常；在低阻圍巖區，由于是多道觀測，早期道的地形影響也較易分辨。

其次，可以采用同點組合進行觀測，使與探測目標的耦合最緊，取得的異常響應強，形態簡單，分層能力強，橫向分辨率高。對線圈點位、方位或接發距要求相對不嚴格，工作比較簡單，具有較高的施工效率。與此同時，該項物探技術還有穿透低阻覆蓋的能力，探測深度較大。

最后，剖面測量與測深工作同時完成，提供了更多有用信息，減少了多解性。由于發射場能量分布于較寬的頻帶上，信噪比往往較低，更容易受天然和人文干擾電磁信號的影響。

4 結語

綜上所述，在對不同物探技術進行應用時，由于其自身具有一定的局限性，因此需要有效結合不同物探技術，從而使單一物探技術的局限性得到有效打破，確保滿足煤礦的防治水工作要求，保證煤礦安全生產。對此，煤礦企業需要對三維地震勘探、無線電波坑道透視以及綜采工作面瞬變電磁等不同物探方法進行有效結合，從而使物探工作質量和效率得到有效提高，提升煤礦的水害防治水平。