煤礦地質(zhì)災(zāi)害勘查中物探方法的運用

樊 航

(山西宏廈第一建設(shè)有限責(zé)任公司，山西 陽泉 045000)

引言

目前，中國的社會經(jīng)濟發(fā)展嚴重依賴煤炭資源的支持，煤炭資源在中國的經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著特別重要的作用。但是，由于我國煤炭企業(yè)目前采用的煤炭勘探技術(shù)落后，以及相關(guān)勘探系統(tǒng)和工作中存在的很多問題，這些條件的存在給我國煤炭企業(yè)的生產(chǎn)帶來了很多安全風(fēng)險，安全事故的發(fā)生率相對較高。因此，地球物理勘探方法在煤礦地質(zhì)勘探中的應(yīng)用尤為重要。

1 煤礦地質(zhì)災(zāi)害的特點

煤礦是地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)區(qū)，經(jīng)常會發(fā)生各種類型的災(zāi)害，例如地面坍塌、礦井突水、山體滑坡等災(zāi)害，這些災(zāi)害具有一定的共性，誘發(fā)條件都是因為自然的平衡力受到了人為的破壞，但是每一種自然災(zāi)害又是不一樣的，都具有各自的特點，要保證煤礦開采工作的順利開展和穩(wěn)定進行，就需要提前做好準備工作，運用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)分析煤礦易發(fā)災(zāi)害的特點和原因，制定相應(yīng)的應(yīng)對措施。首先是開采之前做好煤礦的地質(zhì)勘查工作，應(yīng)用物探的方法勘察所處區(qū)域的地質(zhì)情況，根據(jù)勘測結(jié)果判斷可能會發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害以及形成的原因，避免因沒有充分的了解當(dāng)?shù)氐木唧w情況就對礦區(qū)進行開采，造成一系列不好的影響。要了解煤礦具體的地質(zhì)情況，可以通過檢測該片空間的電阻率和介質(zhì)電性，判斷出地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，為煤礦減輕自然災(zāi)害損失提供參考信息。

2 煤礦地質(zhì)災(zāi)害的種類

2.1 地面塌陷

大量的開采煤炭資源，就意味著將地下原有的填充物都掏空，再由人為的對這些空洞進行處理，短時間內(nèi)可能不會有什么影響，但隨著開采力度的加大，越來越多的煤礦被挖掘，造成了地下出現(xiàn)空層，遇見地殼自然運動或是地表壓力過大，就會出現(xiàn)地面塌陷的現(xiàn)象。地表沉陷是現(xiàn)在煤礦開采中發(fā)生得最多的一種地質(zhì)災(zāi)害，不僅僅會影響煤炭的開采工作，威脅煤礦施工人員的生命安全，還會影響到附近居民的生活，地表發(fā)生塌陷后因地勢低洼，地表水和地下水都會匯集，造成積水嚴重的現(xiàn)象，生活用水被污染，耕地也會受到破壞，有的還會引發(fā)其他類型的地質(zhì)災(zāi)害，嚴重影響附近居民的生活和工作，造成不可彌補的損失。

2.2 山體滑坡

煤炭開采是通過挖掘技術(shù)將藏于地下的資源開采出來，相對來說，在沒有人為干預(yù)的情況下，大自然會自然形成適者生存的平衡力，當(dāng)施工隊伍在開采時運用力量較大的各種機械設(shè)備開采煤炭時，就會打破原來的平衡。自然的平衡被破壞，就會引起次生災(zāi)害，例如山體滑坡，山上的巖石和土層大量滾落，可能會掩蓋山腳下的人群、房屋，造成人員傷亡和重大經(jīng)濟損失。所以在開展作業(yè)之前一定要做好防護措施，疏散當(dāng)?shù)鼐用瘛?/p>

2.3 淹井災(zāi)害和礦井突水

煤礦開采階段發(fā)生頻率較高的自然災(zāi)害還有礦井突水和淹井災(zāi)害，煤礦位于低洼地區(qū)，一旦地下積水層遭到破壞，大量的地下水就會涌出地下到達地表，然后大量匯集在地勢低洼的地方。地下礦井就會涌入大量的水，嚴重情況下會被淹沒，這些情況都會威脅到相關(guān)工作人員的生命安全，所以在施工之前要充分做好防=防范準備，盡量避免造成人員傷亡事故。

3 在煤礦地質(zhì)災(zāi)害勘查中物探方法的運用

3.1 地震勘查方法

煤礦地質(zhì)災(zāi)害的勘察方法中，應(yīng)用得最多也最常見的一種方式就是地震勘察法，這種方法對檢測與預(yù)見地震情況較為有效，因為勘查的結(jié)果準確性較高，能夠精確的勘測出聲波的震動情況，然后做出相應(yīng)的反饋結(jié)果，所以可以運用在煤礦的勘查中來。地震勘查法為了提高結(jié)果的精準度，是融合了二維和三維的勘測方法，在結(jié)合上現(xiàn)代的計算機信息技術(shù)、先進的勘測設(shè)備對勘測區(qū)進行全方面的勘查工作，所以得出的結(jié)果通常是很準確的。相對來說，運用這項勘測方法所需的成本會比較高，因為對技術(shù)、設(shè)備和人員的專業(yè)度要求很高。

3.2 高密度勘查方法

物探法囊括了多種類型的的勘查方法，其中運用的最為廣泛、成本相對較低的一種方法是高密度勘察方法，這種方法主要是通過調(diào)查煤礦現(xiàn)場的電極情況以及所處煤層的抵抗率，來進行煤礦自然災(zāi)害的探索。高密度勘查法可以通過煤礦地質(zhì)結(jié)構(gòu)的剖面，分析煤層抵抗率的分布情況，進而明確可能會出現(xiàn)斷層、褶皺等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)的具體位置，然后做出相應(yīng)的防護措施。運用高密度分析法通過對電極的調(diào)查，還可以繪制出礦井所在區(qū)域的電阻率，設(shè)計人員就能根據(jù)現(xiàn)場勘測得出的這些數(shù)據(jù)對礦區(qū)整體做一個掌握。這種勘測方式相對地震勘查法來說，所需設(shè)備和技術(shù)要求都要低一些，操作起來比較簡單，能夠降低勘測成本。

3.3 三維和二維地震方式

要提高物理探測方法的準確率和效率，需要從多個維度進行研究探索，例如地震的研究方法，就是通過三維和二維相結(jié)合的方式準確的探測地球的空間運動方向和趨勢，通過高分辨率，準確分析研究對象的性質(zhì)，在對煤礦進行自然災(zāi)害的勘測時，也可以用到這種方法。煤礦企業(yè)是以營利為目的，所以在勘測方法的選擇上要結(jié)合煤礦自身的地質(zhì)條件和實際情況，科學(xué)合理的選擇研究方法，這樣既能保證勘測效果的效率和準確性，又能節(jié)省人力和設(shè)備的成本。

3.4 放射性元素勘測方法

煤礦地質(zhì)災(zāi)害的勘查中，一些小規(guī)模的不具備采用先進設(shè)備進行勘測條件的企業(yè)就可以選擇放射性元素的勘測方法，通過對煤礦內(nèi)部放射性元素氡元素的濃度與分布進行測量，然后得出測量結(jié)果用于應(yīng)對地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。氡元素主要分布在礦層內(nèi)，分布位置也比較均勻，正常情況下，氡元素的濃度是比較穩(wěn)定的，只有當(dāng)?shù)V層條件發(fā)生變化時，氡元素就會隨著礦層的變化而流動，濃度就會隨著而變化。用勘測放射性元素的方法進行研究，當(dāng)檢測到氡元素濃度發(fā)生變化時，就能知道礦層在發(fā)生什么樣的變化，再根據(jù)氡元素位置移動的情況，確定地質(zhì)異動的具體位置，就能采取積極的應(yīng)對措施。這種勘查方法只需要知道氡元素在礦層的分布情況以及濃度，就可以勘測出地質(zhì)異常的位置，操作技術(shù)和設(shè)備都比較簡單，但是也會存在一定缺陷，只了解單一的影響因素，所以勘測的結(jié)果準確度會比較低，只能了解煤礦大概的地層分布。

4 結(jié)束語

隨著煤礦地質(zhì)災(zāi)害勘探技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的勘探方法應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害勘探。通過地質(zhì)災(zāi)害的勘探，可以有效地理解煤礦的地質(zhì)條件，通過地質(zhì)條件的評價，事先做好地質(zhì)災(zāi)害的防治工作，從而防止煤礦地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。目前煤礦地質(zhì)災(zāi)害常用的勘探方法有四種：高密度勘探方法、瞬變電磁方法、放射性元素勘探方法和地震勘探方法。這四種勘探方法的測量精度和操作方法各有特點。在實際煤礦地質(zhì)勘探工作中，勘探人員可以根據(jù)勘探要求選擇不同的勘探方法，有效地防止安全事故的發(fā)生，提高煤炭企業(yè)的經(jīng)濟效率。