综合物探技术在煤矿防治水中的应用

综合物探技术在煤矿防治水中的应用

李冰,李明,鱼鹏亮,王龙龙

陕西地矿物化探队有限公司   陕西西安 710043

摘要：在煤矿采空区治理中，必须采取有效的防渗措施，对矿井采空区进行防渗、排水等措施，才能最大限度地减少矿井采空区地质灾害的发生，确保矿井安全、稳定、协调发展。在采空区防治水处理中，相关技术人员可以采用综合物探技术，准确地检测出采空区的边界及含水量，从而为采空区的防水治理工作提供有力的支持。基于此，本文以综合物探技术为切入点，阐述其在煤矿防治水中应用的重要价值体现，仅供参考。

关键词：综合物探技术；煤矿防治水；技术应用

引言：煤碳作为一种重要的能源，在社会和经济发展中起着举足轻重的作用。我国早在很早之前，就已经对煤碳进行了开发利用，并且随着近代工业的飞速发展，煤碳的使用范围不断扩大，煤碳的采出量也在不断增加。近年来，随着我国煤炭资源的大规模开发，煤层储量也在不断下降，采空区大量存在，从而引起大面积积水，并容易引发洪涝灾害，对煤矿的生产和施工安全构成了严重的威胁。在对采空区进行治理方面，要想成功地进行治理，先要对采空区进行精确的测量。同时，也要对采空区的防水工作，进行精确的探测与判定，从而实现对采空区的有效治理，确保矿井的安全生产与施工。为此，科学合理的采用综合物探技术，能够对采空区现存防渗、积水等问题进行有效的治理。

一、综合物探技术的阐述

煤矿区在开始开采前，需要对具体地区的地质情况进行勘察，并做出更加精确的地质预报，这是煤矿开采中防失水措施的管理原则。在地质勘探的这个过程中，它又可以被划分成两种方法，一种是物探，另一种是钻探。先用物探进行预测，然后用钻探来验证物探的推断。这两种方法的组合，能够为矿业企业提供更加真实、严谨的地质资料。本文只对综合物探的具体方法进行了介绍，详细内容如下：

（一）瞬变电磁法的操作方式

瞬变电磁法是综合物理勘探中使用最多的一种方法，瞬变电磁法的工作原理和高密度电阻率方法相似，可以通过现代化的技术手段快速的获取大量的地质资料，而且瞬变电磁法的仪器布置非常的方便，不需要安装太多的仪器部件就能在现场进行组装。通过时间域的电磁感应，向整个采煤矿区的地下发出脉冲信号，在输出的过程中只依靠不接地回线及接地线源两种接电方式；在发送一次脉冲场信号，接收二次脉冲场信号的同时，实现了对矿区地下地质条件的分辨。二次脉冲场是因为地质体受到冲击涡流后，而形成的一种敏感性、变动性极强的电磁场，因此，这就更加便利了相关的技术人员寻找特殊矿产区域的二次脉冲场信号规律，利用衰减曲线的特点，绘制出特定矿产区域下地质的规模大小、地质体的电性、及煤矿区域的产状。利用瞬变电磁纯二次场测量技术，实现了纵向和横向两种不同的地质特征，为矿山前期的勘探工作节约了大量的人力和物力。瞬变电磁勘探的具体工作过程是，首先在被勘探的范围内选择密集的监测点，其次在这些监测点上，将地球物理综合仪器上的各种仪器，按一定的次序排列，最后在供电后，由计算机发出相应的命令，来进行勘探工作。瞬变电磁场探测区域大、布置方法独特，可有效降低探测结果的误差和无效性，通过自动采集技术，可快速准确地绘制出区域内的电性结构，为工程技术人员提供更为智能的地质资料。瞬变电磁探测仪可以在离线的情况下对观测到的数据进行分析，这样就不会产生人为的误差，这就是瞬变电磁探测仪的优点[1]。

（二）三维地震法的操作方式

三维地震勘探方法是以炮点和检波点为基础，重新组合为基础，以区域为单位，进行地质资料收集和勘探的方法。利用三维地震采集得到的数据参照，能够绘制出更为清晰的煤炭能源矿区地下结构图，从而能够帮助有关技术人员在采矿过程中，利用三维地震勘测法，能够更准确的找出矿区地下可能发生安全事故的部位，从而能够及时的预防安全风险。这种技术，是一种基于二维地震勘探技术的新型三维地震勘探技术，它采用了一种新的三维地震勘探技术，以横向和纵向两个方向，建立了一套三维地震勘探技术，它可以将高精度的位移数据，经过电脑的逻辑计算，精确地绘制出矿区地下地质特征，并提供给技术人员观看和参考，它可以根据实际情况，以剖面、平面地质图、三维图像等方式，方便了煤炭资源的开采，也方便了煤炭资源的开采，尤其是对于采空区中的断裂和塌陷柱子的异常变化等情况，都可以用三维地震勘探技术，详细地显示出三维地震勘探技术。

二、综合物探技术的应用分析

综合物探勘测法本来就是一种高科技技术，它是为了探测地质信息及地质灾害而研发出来的。因此，将综合物探勘测法应用在煤矿防治水中，也能起到立竿见影的作用。本篇论文将以综合物探勘测法的两种常见模式为基础，对煤矿防治水的正面效应进行阐述，详情如下：

（一）瞬变电磁法的主要应用策略

瞬变电磁法是一种广泛应用于矿井水害防治的方法，前些年在矿井水害防治中得到了广泛的应用。实践证明，瞬变电磁法在矿井水害治理中具有较高的实用价值，是矿井水害治理的一项重要技术。瞬变电磁法由于其技术上的优越性，目前已广泛用于小煤窑等地质条件较差、地质陷落程度较低、电阻率较小的区域。在此背景下，利用瞬变电磁法可以迅速地对地下环境进行有效的检测，不仅耗时短，还可以对地下环境进行全面的认识，为防灾工作提供可靠的数据信息。该方法经实际工程处理后，得到了较好的使用效果。

随着科技的发展，现代地质勘查的水准有了很大的提高，实践也更加丰富。据数据表明，在矿井开采中，塌陷柱的形成与奥灰岩溶裂隙密切相关。岩体中的深部裂隙会持续扩展，在扩展过程中，岩体底部会同时承受挤压力与重力的双重作用，从而引起崩塌，形成陷落柱。此时，坍塌后，大量坍塌物质将充填于井下，并形成极其复杂的构造，该构造将对井下整体结构产生极大的影响，进而引起井下沉陷层密度、电性等的变化。针对这一点，可以利用瞬变电磁法，对含水陷落柱进行有效的探测，进而得到其剖面图，进一步了解其具体情况。另外，通过剖面图所展示的数据信息，可以对周围的采空区的发育状况进行细致的分析，可以对矿井的总体状况有一个较为全面的认识，有利于提高矿井防治水的效率和质量。

在矿井采空区中，岩层崩塌现象较为严重，岩层崩塌的作用使岩层的电阻率发生变化，并使其电阻率不断增大。这时，若采空区内有水，水便会填满岩石的缝隙，这时，电阻率便会下降。瞬变电磁法正是基于这种特性，对地层中的电阻率变化进行了有效的检测与分析，其中包含了对地层中含水性的精确检测与分析。

（二）三维地震法在煤矿防治水中的应用

采区的三维地质探测，在煤炭资源开发中的作用，要比瞬变电磁勘探法差一些，因为三维地震勘探法，只能观测到有限的区域，不能像是瞬变电磁勘探法那样，准确地探测到采空区中的水分含量，所以，大多数煤炭资源开采企业，都是采用三维地震勘探法，来确定塌落柱的具体位置和移动情况。然而，陷落柱周围的煤层厚度要超过一米，这样才能向三维地震探测装置的主机反馈比较强的信号，而反馈的信号被有关研究人员称之为“低频干扰”，而低频干扰信号的有无，与陷落柱是否存在有着密切的关系。通过对采区进行三维地震勘探，得到的资料进行解译，就可以对矿井的真实地质状况作出准确的判断[2]。

尽管三维地震勘探方法存在着一些结构性的不足，无法对采区进行大范围的地质调查，调查的目标也相对单一，但这并不影响三维地震勘探方法在确定陷落柱位置方面的准确性，也成为了煤矿安全生产中最常见的一种方法。

结论：综上所述，由于我国煤炭资源的长期开发，在我国许多煤区都形成了采空区，容易产生大面积积水，进而引发矿井水害，严重影响矿井的安全生产。所以，利用综合综合物探技术，对采空区进行有效的检测，从而为矿井防灾减灾工作起到积极的促进作用，是矿井建设的重要工作，也是促进煤炭工业持续、健康发展的一个重要方面。

参考文献：

[1]李旭.综合物探技术在煤矿防治水中的应用[J].能源与节能,2023(02):216-218.

[2]王宏.煤矿防治水中综合物探技术的运用探讨[J].内蒙古煤炭经济,2020(11):125-126.