物探技术在探测煤矿地质中的应用

＊张建强

（华阳新材料科技集团开元矿业有限责任公司 山西 045400）

引言

物探技术在我国煤矿地质探测过程中的应用范围相对较广，并在其中发挥着极为重要的作用和价值。在煤矿的实际开采过程中难免会遇到各种各样的难以抗拒的自然灾害或地质异常等状况，不但对煤矿的开采效率造成不利影响，还会带来极大的安全隐患和事故风险，进而威胁矿区作业者的生命安全。因此在煤矿地质探测过程中应对自身所使用的的探测技术进行不断革新，以提升开采效率，降低开采风险。经调查发现，物探技术的有效应用可深入了解和掌握采煤层结构，从而为有效规避开采过程中地质灾害的发生起到关键作用。进而提高煤矿开采的安全性及煤炭企业的经济效益和社会效益，并为煤矿行业的发展起到积极推动作用。

1.物探技术在煤矿地质探测中的作用

煤炭产业作为我国国民经济发展的支柱产业之一，此产业的发展与我国社会经济的稳定性存在一定的内在联系。就现阶段我国的能源资源发展现状而言，在未来很长一段时间内，我国经济及社会发展所需的主体能源依然将是煤炭能源，因此，保障煤炭资源的稳定供应变得至关重要。目前我国煤矿资源的开采多以地下采煤的形式为主，但在开采条件和开采技术的双重影响下，制约了我国煤炭开采技术机械化、自动化及智能化水平的发展，加之井下作用环境恶劣、开采深度不但增加以及开采量不断增大，导致开采过程中安全事故的发生频次呈逐渐上升趋势，不但会影响煤炭企业的开采效率和开采质量，致使企业的经济效益严重受损，还会威胁作业人员的生命安全。

在此背景下，在煤炭地质探测过程中引入了物探技术，以更加精准、高效的获取采煤层的具体信息，从而为煤矿的安全开采保驾护航，并为其提供一系列重要的信息与技术支持，以顺应煤炭行业发展趋势与要求。随着我国信息时代的极速发展，物探技术以其出色的优势在各种探测技术中脱颖而出，其中主要包括：（1）操作简便；（2）施工简易；（3）探测质量优异等优势，使其在煤炭地质探测过程中得到了广泛应用。与发达国家相比，我国的物探技术起步较晚，技术手段相对落后，但是随着我国煤炭探测技术的不断发展，物探技术已得到明显提升，且在煤炭地质探测过程中发挥着至关重要的作用。物探技术中涵盖了多种技术，主要包括：（1）电法勘探法；（2）地面高分辨三维地震勘探法；（3）地面高分辨二维地震勘探法等多种类型，在当前地质灾害、水灾害的防治过程中有效引入了多项物探技术，且应用效果良好。在使用物探技术探测煤矿地质时，首先要掌握煤矿区域的具体环境，并充分了解探测的具体要求和主要目的，从而选择合适的探测方法，以实现最终探测目的。其次，开采前应将大型超千吨综采设备进行妥善安装，以便对开采过程中各类地质异常情况进行实时监控，从而确保开采系统布局的科学性、合理性。

2.煤矿地质探测中可采用的物探方法与技术

虽然物探技术在煤矿地质探测过程中的应用已十分广泛，但是在应用过程中存在着不同的应用方法与技术。因此，在实际探测过程中需要以实际探测需求以及煤矿地质的环境条件为依据科学选取相应的技术与方法，以最大限度的提高探测工作的精准度，从而降低开采过程中危险因素的存在概率。

(1)煤矿地质探测中应用的物探方法

近年来，我国物探技术已逐渐发展成熟，促使煤矿地质探测中的精准度得到有效提高。以探测空间为分类依据可将物探方法分为以下三种：①地面物探：此物探方法最为常见，其中包含四种方法，包括：A.地震勘探法地震勘探法；B.地震勘探法；C.重力勘探法；D.磁法勘探法等。②矿井物探：此物探方法主要涵盖了以下几种方法：A.地震法；B.磁法；C.电法；D.放射性法；E.红外遥测法等。③测井物探：此物探方法中囊括了：A.磁测井；B.放射性测井；C.电法测井；D.超声波测井等四种方法。在进行选择时要以煤矿地质的实际情况为依据，以促使探测效果达到最佳状态。

(2)煤矿地质探测中应用的物探技术

在煤炭自身物理特征的影响下，导致其导电性与岩土的导电性存在较大差异，因此，在实际探测过程中，为了在提高地质探测效率的同时节约探测成本，多以地电法探测为主。此物探技术可准确探测出煤矿地质区域内的资源区、岩土区以及采空区，从而为煤矿的安全开采提供技术保障。但若想在地质探测过程中将其中的断层、水层等现象的存在情况进行明确探测，则需采用地震法进行探测，此物探技术可准确探测出其中的潜在危险因素，从而有助于煤矿开采工作的顺利开展。现阶段在煤矿地质探测过程中常用的物探技术主要有以下几种：

①高密度数字三维地震技术：该物探技术对小型煤矿地质的探测效果最优，利用此物探技术可最大程度的提高探测结果的精准度，尤其是在断层、陷落柱等方面。与传统数字地震探测技术相比，数字三维技术的密度、分辨率以及覆盖率更高，且应用价值和应用效果更优。与此同时，对探测人员的专业技能提出了更高要求。

②三维地震叠前偏移处理技术：在多种因素的影响下，在一定程度上导致传统三维地震成像技术的成像结果出现偏差，从而对煤矿综合性评估与系统判断产生不利影响。据研究发现，将叠前偏移技术与三维地震成像进行有效融合，不但有助于提高成像效果，避免因成像错误影响煤矿地质评估结果，还可以使构造边界小陷落柱的具体情况准确无误的显示出来。

③属性本解释技术：此物探技术主要通过分析与提取地震波信号数据来掌握煤矿地质的地震剖面，并为煤矿地质环境做出高精度的解释，应用效果优异。此物探技术对后期信息处理的依赖度较高，在保证探测仪器足够精密的情况下，后期数据分析效果将更加显著。

④岩性反演资料解释和处理技术：此物探技术不但有利于提高弱反射波的可检性，还在一定程度上提高了地震剖面纵向分辨率，最大程度上深化了对煤层中含水层富水情况和瓦斯分布情况的了解和掌握。

上述技术在煤矿地质探测过程中得到了广泛应用，且应用效果较为理想，但是由于煤矿地质环境的不同，使得在实际探测过程中应加强对煤矿周围的地质环境勘察，分析其中可能存在的各种干扰因素，以便于选择出探测效果最优的物探技术，同时还可以选择多个辅助探测技术，对煤矿地质进行全方位、深层次的探测，从而实现对煤矿地质的深入和精密了解，并制定出更加科学的、具有针对性的安全开采方案，从根源上解决煤矿地质生产的安全问题，促使物探技术的作用充分发挥，从而达到最佳探测效果。

3.物探技术在煤矿地质探测中的具体应用方法

(1)物探技术在煤矿地质开采中水灾害防治中的应用

对于煤矿工程安全管理控制而言，开展水灾害的防治工作变得尤为重要。物探技术在煤矿地质开采中防治水灾害的应用较为广泛且发挥着至关重要的作用，具体而言，主要体现在以下方面：①利用物探技术能够准确探测出各类型矿井的水文和地质问题，包括：A.含水层的富水性；B.开采面底板的隔水层厚度；C.陷落柱的富水性等，且探测准确率已超过90%。若在探测过程中采用单一物探方法察觉出可能有含水层存在，那么应采用多种技术对其进行仔细勘察并确认，以便对具体开采方案进行及时调整，确保其更加具有针对性和科学性。②利用物探技术能够分析和预测煤矿地质开采区域1前150m左右可能存在的含水构造，从而有利于对煤矿附近地质环境的宏观把控，进而为煤矿开采工作的安全开展保驾护航。

(2)物探技术在煤矿地质灾害防治中的应用

在煤矿开采过程中选择合适的物探技术可有效规避地质灾害的出现，同时也为相关应对措施的制定提供了重要的信息基础。在煤矿开采工作中较为高发的安全事故分别为：矿井顶板与突水现象，一旦遭遇以上情况，则会对开采工作顺利开展造成不利影响，严重情况下还会对矿井开采工作人员的生命财产安全带来一定威胁。在煤矿开采前可采用先进的物探技术对开采区域地质情况进行探测，以便了解和掌握开采区域煤矿地质的具体情况。此外，在煤矿开采过程中应对开采区域的煤矿地质进行实时监控，从而及时、准确的掌握开采区域地质结果，并以此为依据制定出针对性开采方案，促使开采效率和开采质量得到有效提升，并最大限度的保障矿井作业人员的生命安全。

4.结束语

经分析发现，物探技术在煤矿地质探测过程中的有效运用不但能够准确探测出潜在的水层和断层，还在一定程度上增加的煤矿开采工作的安全性和可靠性。随着我国信息技术的快速发展，促使物探技术的探测精准度逐渐提高，在煤矿地质探测中如何有效发挥物探技术的作用，促使其在地质灾害和水灾害预防工作中实现最佳治理效果，对未来煤矿产业的发展起到至关重要的作用。在煤矿产业的未来发展道路上，物探技术的应用将更加广泛，应用价值更加卓越，从根本上提高煤矿的开采效率和开采质量，并有效破除人身安全的威胁，促使煤矿开采工作摆脱“高危行业”的称号。