物探技术在煤矿防治水中的应用研究

摘 要：依据实际地质情况，应用瞬时电磁法、三维地震等，实施探测工作，以达到良好的勘探效果，对各类煤矿灾害问题进行有效规避。

关键词：物探技术；煤矿防治水；应用

1 煤矿地质灾害种类

根据面临的问题重点研究。现将煤矿地质灾害类型分述如下。

a） 滑坡。是指煤矿开采后山体的斜坡局部稳定性遭到破坏，部分山体沿着破坏面整体下滑的现象。滑坡具有很大的破坏性，一旦发生，轻者破坏道路植被，重者推倒房屋厂房掩埋人员；

b） 地面塌陷。是由于下部煤层开采后形成空洞，上覆岩层在重力作用下向下坍塌而致，是煤矿开采后地面出现的最多的地质灾害。地面塌陷会造成耕地被破坏，农作物由于水土流失而枯萎死亡；

c） 煤层自燃。是指煤层由于自然氧化温度升高而发生的燃烧现象。由于煤矿先期的开采技术比较落后，导致煤层不能被完全采出，煤层开采后产生的裂隙会将O2输送到采空区内，煤层经过长时间的氧化温度升高，当温度逐渐堆积到一定程度时煤层就会燃烧；

d） 采空区透水。是指煤矿开采后形成的空洞聚集了大量积水，在煤矿开采过程中意外地涌入工作面的事故。透水事故往往会造成开掘工作面的职工大量死亡，是中国现阶段最常见的煤矿事故；

e） 工作面滞后突水。是指煤矿在开掘过程中煤层的防水薄弱点被破坏产生突水，突水量在较长时间内逐渐增大的现象。

2 综合物探方法

2.1 瞬变电磁法

瞬变电磁法属电磁感应范畴，其是时间界面内的概念，其能够借助不接地回线或接地线源，向地下实施脉冲场发送。单次脉冲磁场间歇过程中，用回线或电偶极对二次场实施接收，这一二次场具备非稳定性特征。依据二次场衰减曲线特性，准确判定地下地质体电性、产状、规模等各指标。瞬变电磁法本质是纯二次场测量，相较于普通测量方式，极具优势。具体表现为在低阻地质体内反应灵敏，具备很高的纵向及横向分辨率，有助于增加勘测深度，提高工作效率。

2.2 三维地震

具体工作实施中，其通过对泡点网格及检波点网格进行科学组合，得出地下数据点网格。其分布均匀，与规定覆盖次数吻合。三维地震应用主要为使地下目标图像更加直观、清晰，便于后期准确定位，增加位置预测过程中的科学性和准确性。将三维地震应用到勘探工作中，能够对原有沿测线观测的二维地震方法，实施扩展，使其以三维空间形式存在，包含垂直和面积两个方向。为使三维数据体与勘探地质体具备较高的匹配性，实际工作执行中，可优选面积观测技术，实现该工作目标。

相较于二维地震，三维地震特点明显，优势显著。其包含很大的数据容量。将三维地震勘探应用到煤田中，能够实现三维数据体建构，其体积也能够满足具体要求。经该种方式后，在任一方向，对剖面进行抽取和研究。或依据任意深度，对时间剖面或切片进行抽取，用以具体研究工作中，有效解决相关问题。与二维数据不同，三维数据能够对地下地质状况进行精确反映。同时，三维地震勘探偏移归位准确，数据体空间经三维偏移之后，增加归位准确性，使地震和地质空间对应关系更加简单。将三维地震应用到具体勘探工作还是中，实现三维空间数据体获取。该背景下，地质图构造更加清晰，而且该图像極为灵活，包含剖面、平面和立面三种形式，使勘探过程更加精确。三维数据体信息点具备高密度特性，信息容量丰富，能够对煤矿深处情况进行全面反映，以对断层和异常体等具备更加清晰的认识。

3 综合物探方法在煤矿防治水中的应用

3.1 瞬变电磁法

瞬变电磁法在煤矿防治水中应用广泛，发展前景广阔。在采空区、构造、陷落柱中，均可用该种方式实施探测，并依据实际情况，提出相关应对方法，将该工程界面内的损失降到最低，实现预期水防治目标。

（1） 陷落柱探测。将填充物添加到煤田陷落柱内，成分复杂、松散，不再依据常规沉积层序对其进行排列。而正常沉积层序被打乱，在陷落柱和煤层接触边界两侧分布，其密度、速度、电性等各指标均存在明显差别。

（2） 采空区勘察。煤层采空区岩体破碎，使电阻率值增加。在全采空区完成充水工作之后，电阻率值又会明显下降。针对该种情况，可应用正确的方式，探测地下岩层电阻率及变化情况，以此为基础，对岩层含水情况进行准确判定。

3.2 采区三维地震探测陷落柱

常规状态下，煤层和围岩之间，波阻抗特性不同，差异明显。当煤层厚度在 1m 以上时，煤层上部会形成良好的反射波。但是，陷落柱、煤层采空、顶板等一经破坏，地震时间剖面也会发生改变，使反射波组中断或消失。同时，煤层顶部结构也会因外力干扰，出现不规则破坏情况，各类低频干扰情况比较常见。我们需要对这类情况进行判定，以此为基础，对陷落柱和采空区等进行准确识别，看其是否存在。

陷落柱柱体的构成，主要通过上覆地层塌陷物充填胶结实现。这些塌陷物块度不均匀，排列过程极为杂乱。填充物成分很复杂，而且密度比较小，过于松散。将围岩设置在陷落柱周边或顶部，以煤系地层的砂岩、泥岩和煤层等为主。其沉积速度、密度等各指标，在横向和纵向上，均与陷落柱存在明显差异。

三维地震解释成果和矿井、验证孔资料等具备高度契合性。经矿方验证后，得到证实，为矿方提供了高价值地质资料。以该类资料为依托，当出现问题时，矿方能够采取针对性的措施，对其进行防治，减少不必要的资金浪费问题，实现预期水治理目标，为矿区后期各项工作开展奠定良好的基础。

4 结语

煤矿防治水工作极为重要，专业性很强，对水文地质技术人员提出了很高的工作要求。综合物探方法与煤矿防治水相关要求吻合，能够对煤矿区含水情况进行准确测量，为矿区开采和施工奠定良好的基础，使施工方具备完整全面的水文地质资料，有效规避各类矿井地质灾害问题，实现成本节约，确保该技术在煤矿防治水过程中得到全面推广和应用，降低后续工程实施难度。

作者简介：

邓波，1988年3月出生，助理工程师，毕业于安徽理工大学地球与环境学院，现供职于福州华虹智能科技股份有限公司。