綜合物探方法在煤礦防治水中的應(yīng)用

（陽泉煤業(yè)集團(tuán)翼城華泓煤業(yè)有限公司 山西 045000）

前言

煤炭資源是我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中十分重要的能源之一，在很多領(lǐng)域發(fā)展中都會(huì)用到煤炭資源。在進(jìn)行煤炭資源開采時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到水害問題，尤其是近幾年煤礦開采的不斷深入，使得煤礦采空區(qū)很容易出現(xiàn)積水，并伴隨著陷落柱等問題，對(duì)煤礦生產(chǎn)的安全帶來了極大危害。在這種情況下，如何做好煤礦防治水工作，是一個(gè)十分關(guān)鍵的問題。

1.煤礦防治水工作現(xiàn)狀

圖1

我國是一個(gè)煤炭資源儲(chǔ)量相對(duì)比較多的國家，在各地都有煤炭資源存儲(chǔ)。但是在進(jìn)行煤礦生產(chǎn)時(shí)，在各種不良因素影響下會(huì)面臨著各種危害，如水害、坍塌、瓦斯爆炸等。同時(shí)在過去為了滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)，大量煤礦資源被開采出來，煤礦有很多區(qū)域?qū)儆诓瓤盏囟危苋菀滓鸱e水現(xiàn)象，并且會(huì)對(duì)煤礦地質(zhì)結(jié)構(gòu)帶來一定影響，進(jìn)一步加大對(duì)煤礦生產(chǎn)帶來的威脅。鑒于此，我國對(duì)煤礦開采進(jìn)行了優(yōu)化重組，而在此過程中，由于很多老舊煤礦缺乏準(zhǔn)確的地質(zhì)資料，對(duì)于采空區(qū)積水狀況也不太了解，造成了煤礦資源整合后，生產(chǎn)難度缺乏增大。綜合物探技術(shù)是當(dāng)前比較可靠的一種手段，其可以為煤礦工作人員提供更加準(zhǔn)確的采空區(qū)資料，這對(duì)于降低水害事故發(fā)生有很大幫助，因此在今后的工作中推行綜合物探技術(shù)在煤礦防治水中的應(yīng)用尤為關(guān)鍵。

2.綜合物探方法的概述

(1)三維地震法

對(duì)于三維地震法，是面積采集技術(shù)的一種，在數(shù)據(jù)信息采集過程中，通過泡點(diǎn)網(wǎng)格、檢波點(diǎn)的組合，能做到均勻的獲取地下數(shù)據(jù)信息點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。這種方式采集到的數(shù)據(jù)信息能保證地下目標(biāo)圖像更加清晰，能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。通過三維地震技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)探測(cè)活動(dòng)，還可以沿著測(cè)線將觀測(cè)到的二維地震延伸到三維空間，不僅涉及到二維地震中的面積觀測(cè)，還能實(shí)現(xiàn)垂直方向的觀測(cè)。在煤礦勘察活動(dòng)中，通過三維地震法能形成三維數(shù)據(jù)體，從而保證了從各個(gè)方面獲取剖面，保證了對(duì)問題處理的有效性。此外，對(duì)于三維地震法，還有一個(gè)比較顯著的特征，就是偏移歸位上更加精準(zhǔn)，三維數(shù)據(jù)體在做到三維偏移后，可以保證歸位精準(zhǔn)，簡(jiǎn)化了地震、地質(zhì)空間。在具體測(cè)量活動(dòng)中，通過三維地震法進(jìn)行勘測(cè)，能獲取三維空間數(shù)據(jù)體、平面、立體、剖面等地質(zhì)圖結(jié)構(gòu)，保證了勘測(cè)精確度。此外，三維數(shù)據(jù)體的信息點(diǎn)密度也比較大，能獲得更多數(shù)據(jù)信息，保證了對(duì)煤礦勘測(cè)的綜合性，在這種情況下，煤礦工作人員對(duì)于煤礦存在的異常體、斷層等現(xiàn)象，就會(huì)有深入的了解，從而制定針對(duì)性的水害防范手段。

(2)瞬變電磁法

瞬變電磁法是建立在電磁感應(yīng)的基礎(chǔ)上，其是指在一定時(shí)間領(lǐng)域中通過不接地回線或是對(duì)接地線源等把一次脈沖場(chǎng)發(fā)送到地下。當(dāng)脈沖場(chǎng)間歇的時(shí)候，利用對(duì)電偶或回線等完成接收二次場(chǎng)，此時(shí)的二次場(chǎng)并非穩(wěn)定的電磁場(chǎng)。通過二次場(chǎng)衰減曲線特點(diǎn)，就能判定地層內(nèi)部地質(zhì)體的規(guī)模、電性和產(chǎn)狀等相應(yīng)指標(biāo)。上述勘探方法在測(cè)量時(shí)候的環(huán)境為純二次場(chǎng)，同一般勘探方法相對(duì)比，其優(yōu)勢(shì)較為顯著。例如，不管是在縱向上還是在橫向上其分辨率均較高，并且低阻地質(zhì)體反應(yīng)更加靈敏，能夠更有工作效率的對(duì)更深層次的地質(zhì)狀況進(jìn)行很好的探測(cè)。

3.煤礦防治水工作中應(yīng)用綜合物探方法的策略

在煤礦防治水工作中，采取綜合物探方法時(shí)，應(yīng)該結(jié)合煤礦開采區(qū)域的具體情況，綜合考慮物探技術(shù)特點(diǎn)、應(yīng)用要求及設(shè)備形式，規(guī)范合理的應(yīng)用，確保收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確性。

(1)地面三維地震技術(shù)的應(yīng)用

煤礦經(jīng)過開采時(shí)，不管是煤層，還是旁邊的巖石都處于穩(wěn)定狀況，并且煤層與巖石的波阻抗是存在差別的。在煤礦探測(cè)過程中，煤層的厚度大于1m后，會(huì)為探測(cè)儀器形成一個(gè)反射波，便于煤礦位置定位。同時(shí)如果出現(xiàn)了相應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害，就有可能對(duì)煤層造成破壞，從而引發(fā)儀器探測(cè)的反射波強(qiáng)度不夠，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)反射波消失的情況，工作人員借助反饋的這些信息就會(huì)準(zhǔn)確的判斷哪些地方屬于采空區(qū)、哪些地方有陷落柱。

陷落柱是一種膠結(jié)物，其主要是由于底層塌陷物形成的，具有組合松散、密度比較小等特點(diǎn)。由于塌陷物是陷落柱的主要成分，而各種塌陷物在排列、大小等方面存在差別，從而造成了陷落柱的成分也有所差異。同時(shí)陷落柱附近經(jīng)常含有砂巖、泥巖等物體，這些物體不管是在密度上，還是在組成上都比較相似，加劇了陷落柱的查看難度。通過地面三維地震技術(shù)的使用，可以確保驗(yàn)證孔資料與解釋成果一致，輔以技術(shù)人員的驗(yàn)證，能為煤礦企業(yè)生產(chǎn)提供真實(shí)、準(zhǔn)確、正確的地質(zhì)信息資料，這樣煤礦企業(yè)就能結(jié)合這些信息把握地下狀況，從而明白地質(zhì)開采中存在的問題，并制定相應(yīng)的預(yù)案，從根本上規(guī)避重大水害事故的發(fā)生。

(2)瞬變電磁法的應(yīng)用

在煤礦防治水工作中，瞬變電磁法的應(yīng)用相對(duì)比較廣泛，采空區(qū)、陷落柱、煤礦底層構(gòu)造等都可以使用。在實(shí)踐應(yīng)用過程中，要結(jié)合煤礦水害現(xiàn)存問題，采取相對(duì)應(yīng)的解決策略，盡可能的降低損失，強(qiáng)化防治水工作效果。

首先是陷落柱探測(cè)，由于奧灰?guī)r溶裂隙是造成陷落柱的關(guān)鍵因素，熔巖會(huì)隨著地質(zhì)的發(fā)展出現(xiàn)裂隙，進(jìn)而對(duì)整個(gè)地質(zhì)作用帶來影響，造成了塌陷現(xiàn)象，形成的就是陷落柱。陷落柱的出現(xiàn)徹底打破了以往地質(zhì)固定的排列情況，會(huì)引起地質(zhì)更加不穩(wěn)定，從而加劇了積水、導(dǎo)水現(xiàn)象的出現(xiàn)，會(huì)對(duì)煤礦開采的安全、穩(wěn)定進(jìn)行造成很大影響。與傳統(tǒng)的沉積層相比較，陷落柱的成分更多、更復(fù)雜，采取儀器設(shè)備進(jìn)行探測(cè)時(shí)，呈現(xiàn)的磁場(chǎng)也存在不同的差異，很多指標(biāo)都不準(zhǔn)確。而瞬變電磁法的使用可以改變這種情況，這種技術(shù)對(duì)于陷落柱有很強(qiáng)的識(shí)別能力，可以很好的區(qū)分開陷落柱、常規(guī)沉積層。相關(guān)工作人員可以利用瞬變電磁對(duì)陷落柱進(jìn)行探測(cè)，獲取斷面圖，并對(duì)其進(jìn)行深入分析，可以結(jié)合各種數(shù)據(jù)，如煤層底板標(biāo)高，確定陷落柱位置、特征，這樣煤礦企業(yè)就能針對(duì)其特性，制定針對(duì)性的防水方案。

其次是探測(cè)采空區(qū)。煤炭資源是一種不可再生資源，開采以后不會(huì)再次形成，這也造成了被開采過的區(qū)域會(huì)變成采空區(qū)，如果沒有處理好采空區(qū)，在出現(xiàn)下雨的天氣后，雨水很有可能進(jìn)入到采空區(qū)，并沿著采空區(qū)滲透到周圍巖體中，對(duì)整個(gè)區(qū)域的穩(wěn)定性帶來影響。在煤礦采空區(qū)，有大的電阻率，在進(jìn)行探測(cè)操作時(shí)，利用瞬變電磁法，能依據(jù)電阻率，對(duì)采空區(qū)的位置、內(nèi)部情況進(jìn)行判斷，確定采空區(qū)巖層結(jié)構(gòu)，找出含水量比較高的區(qū)域。在進(jìn)行煤礦開采之前，要制定針對(duì)性的處理方案，對(duì)煤礦防治水工作進(jìn)行指導(dǎo)，確保了煤礦開采工作的安全性。

圖2

4.總結(jié)

綜上所述，綜合物探方法是近幾年興起的新型方法，將其用到煤礦生產(chǎn)防治水工作中，可以在很大程度上防范水害事故發(fā)生，能減少水害引起的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在實(shí)踐中，煤礦企業(yè)可以結(jié)合具體情況，合理的應(yīng)用綜合物探方法來防治水害，為煤礦生產(chǎn)的安全進(jìn)行提供保障。