综合物探技术在工作面地质预报中的应用

综合物探技术在工作面地质预报中的应用

任超

徐州长城基础工程有限公司 江苏省徐州市  221000

摘要：综合物探技术在工作面地质预报中的应用，是指通过多种地球物理探测方法的综合运用，来提前预测和评估煤矿工作面的地质条件。这些方法包括地震波探测、电磁波探测、电阻率测量等多种手段，通过综合分析这些数据，可以更准确地判断工作面的地质结构、岩层分布、断层位置以及含水层情况等关键信息。

关键词：综合物探技术；地质预报；应用

中图分类号：TD163文献标识码：A

引言

我国井工煤矿占比较大，大多数矿井自然灾害都是由隐蔽致灾地质因素引起的，因此，如何准确地探查这些因素并进行预报和治理，就成为灾害预防的关键。 对于隐蔽致灾地质因素的超前探查主要有物探、钻探（巷探）、化探等。

1 综合物探技术概述

近年来，地球物理勘探技术的应用范围不断扩大。以物理内涵为核心，使用标准化设备总结调查现场物理场的分布和变化，总结地质条件和因素，确保后续作业更加合理。综合地球物理技术的使用可以科学地分析该地区的磁分布和变化，完成物理场探测工作，系统地研究空间结构的整体演化规律。综合物探技术操作简单，施工周期短，可以全面探测和分析浅层地质环境。此外，其能对不同精度参数条件下测绘内容展开针对性分析，适用范围较为广泛，可以辅助各矿区开展水文地质条件综合分析和评估。另外，综合物探技术不仅支持矿物探测，还能完成地质探测，为避免矿山开采中事故发生，利用综合物探技术能对矿山水文地质环境进行集中勘查，并汇总相关数据资料。同时，着重完成地质结构、岩石位置和水文情况处理，确保矿山开采作业能严格依照规范流程落实。

2 综合物探技术在工作面地质预报应用的重要性

首先，综合物探技术通过结合地震、电法、磁法等多种探测手段，能够全面分析工作面的地质结构。地震探测可以揭示地下岩层的分布和构造特征，电法探测则能够探测地下电阻率的变化，而磁法则可以识别磁性矿物的分布情况。通过这些方法的综合应用，可以更准确地描绘出工作面的地质图景。其次，综合物探技术在工作面地质预报中的应用，可以显著提高煤矿的生产效率和安全性。通过对地质条件的准确预测，煤矿企业可以提前采取相应的措施，如调整开采方案、加强支护措施等，以避免或减少地质灾害的发生。这不仅能够保障矿工的生命安全，还能减少因地质灾害导致的生产中断和设备损坏，从而提高经济效益。最后，综合物探技术的应用还可以为煤矿的可持续发展提供支持。通过对工作面地质条件的详细分析，可以更好地规划资源的合理开发和利用，避免资源浪费。同时，综合物探技术还可以为煤矿的环境保护提供帮助，通过提前发现和处理潜在的环境风险，减少对环境的负面影响。

3 综合物探技术在工作面地质预报中的应用

3.1 物探方法

当地震波在地下传播时，若遇到阻抗界面，它们会经历传输、折射和反射现象，这些现象与地震波与阻抗界面之间的角度紧密相关。具体来说，当地震波从低阻抗介质（例如密度低、波速慢的介质）穿越至高阻抗介质时，入射角会小于透射角。当入射角达到某一临界值时，会发生全反射现象，此时透射波将不再存在。如果低阻抗介质被两层高阻抗介质所夹持，地震波将被限制在中间层内，反射波和折射波相互叠加和干涉，形成槽波。相较于顶板和底板，煤层通常被视为一个较软弱的层。即便煤层是由泥岩构成，其波阻抗与煤层的波阻抗也存在显著差异。因此，在煤层中激发的地震波能够形成槽波，并被限制在煤层内，这样可以减少能量的损失并延长其传播距离[1]。根据不同的原理，地震槽波勘探可分为透射法和反射法两种。透射法涉及在两个隧道中分别激发和接收地震波，利用槽波的色散特性，根据目标煤层的厚度区间提取特定频率的槽波传播时间。通过计算机断层扫描（CT）成像技术，可以获得工作面波速等值线图，并将其与煤层厚度进行拟合，从而得到煤层厚度等值线图。此外，透射法还可以根据缝隙波的发展和能量分布来判断传播路径是否受到波阻抗界面的阻挡。反射法则是在同一隧道中激发和接收地震波，记录反射槽波的时间，并进行时深转换和公共中心点叠加处理，以此来检测波阻抗界面（即结构表面）。

3.2 电阻率分析技术

在矿山地质勘探工作中，电阻率测试技术主要依靠岩石和矿石之间的电导率差异来完成测量和分析工作。在观察和记录地下分布规律和人工电场特征信息后，可以根据数据比较结果更准确地评估水文地质状态信息，更好地保持采矿工作计划的可行性。在电阻率分析技术的应用过程中，有必要根据仪器和观测方法的差异选择合适的技术处理机制[2]。借助电阻率剖面分析、电阻率检测分析和高密度电阻率分析，建立精确精细的勘探工作体系，确保综合措施的科学应用，为采矿工作的安全顺利发展提供保障。此外，低频电磁法、音频地电场法和放射性法都可以用于进行水文地质勘探和分析。运营商需要根据情况选择合适的技术解决方案，在利用技术应用优势的同时，共同保持采矿作业的安全水平。

3.3 地震勘查技术

该技术广泛应用于地质矿产勘探，通过分析地下介质的弹性和密度差异以及地震波数据来确定地质结构。在应用中，选择科学合理的仪器，收集勘探目标的反馈信息，并将其绘制成图像，以获得勘探区域的图像结果。然而，在广泛的研究中发现，中国的地理面积非常大，不同地区的地质结构不同，在具体使用中需要特别注意。由于弹性波阻抗也会发生变化，因此需要勘探人员对其进行综合分析，以确定勘探目标的介质条件。通过使用该技术，可以掌握地下情况，有效分析矿物类型。然而，在中国这样幅员辽阔、地质构造复杂的国家，地震勘探技术的应用也面临着一些挑战和需求。不同地区的地质构造不同，地下介质的弹性波阻抗也不同。因此，在具体使用中要特别注意并进行综合分析。这包括对勘探目标地下条件的详细了解，以及对地震波数据的精确解释和分析，以准确确定勘探目标的地质结构和介质条件。通过应用地震勘探技术，测量人员可以获得有关地下条件和地质结构的重要信息。这些信息不仅可以用于确定矿产资源的存在和类型，还可以有效地分析地下介质，为后续的勘探工作和矿产开发提供重要依据和指导。

3.4 电流透视技术

目前的透视技术能够精确地探测地质构造中的结构。在勘探过程中，我们应重点分析电流的波动，并将其与电磁场的变动相结合，进行定量分析，以确保勘探与分析的质量。例如，外部磁场的影响会导致自然磁场产生不同程度的变化。这将引起相应的感应电流，从而降低实际电场分布图像的清晰度，甚至干扰后续的图像处理和数据分析[3]。运用现有的透视技术准确评估电磁场的变动，不仅可以节约操作时间，还能提高测量的精确度，从而更有效地维持矿山采矿作业的总体质量。

结束语

综合物探技术的应用，不仅可以提高煤矿安全生产的可靠性，还能有效减少因地质灾害带来的经济损失。通过对工作面地质条件的准确预报，煤矿企业可以提前采取相应的安全措施，如调整开采方案、加固支护结构等，从而保障矿工的生命安全和煤矿的高效生产。此外，综合物探技术还能为煤矿资源的合理开发和利用提供科学依据，帮助企业在复杂的地质条件下，制定出更加科学合理的开采计划。

参考文献

[1] 程建远,聂爱兰,张鹏.煤炭物探技术的主要进展及发展趋势［J］.煤田地质与勘探,2016,44(6):136-141.

[2] 闫立爽．综合物探技术在矿山水文地质勘查中的应用分析［J］．中国房地产业，2019(36):144.

[3] 郝彬彬，王春红．综合物探技术在矿山水文地质勘探中的应用［J］．煤炭工程，2017，49(03):47－49．