綜合物探技術(shù)在煤礦防治水中的應(yīng)用

摘? ? 要：煤礦防治水工作一直是影響煤礦安全生產(chǎn)的重要工作，全面提升煤礦防治水工作水平對(duì)于保障煤礦生產(chǎn)的安全性非常關(guān)鍵。特別是隨著煤礦開采深度的不斷增加，煤礦企業(yè)面臨的防治水工作難題越來越多。本文將綜合物探技術(shù)在煤礦防治水中的應(yīng)用作為研究對(duì)象，對(duì)當(dāng)前煤礦防治水中綜合物探技術(shù)的主要類型進(jìn)行了分析，并重點(diǎn)研究了各項(xiàng)綜合物探技術(shù)的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：綜合物探技術(shù);煤礦防治水;應(yīng)用;探析

一、綜合物探技術(shù)在煤礦防治水中應(yīng)用的主要類型

（一）全空間瞬變電磁法

瞬變電磁閥主要使用的是不接地回線，在煤礦巷道內(nèi)設(shè)置一定電流發(fā)射線圈，通過電流發(fā)射線圈發(fā)射電流在整個(gè)回線周邊形成一個(gè)穩(wěn)定磁場(chǎng)。如果發(fā)射線圈中出現(xiàn)了電流斷開的情況，在線圈平面上下就會(huì)形成感應(yīng)渦流場(chǎng)。形成感應(yīng)渦流場(chǎng)的主要目的是為了將電流斷開之后，先前的磁場(chǎng)有效維持。在這種情況下，瞬間電流集中在發(fā)射圈的周邊，并按照一定的規(guī)律進(jìn)行衰減，隨著距離發(fā)射中心增加衰減效果逐漸明顯。隨后電流開始逐步在整個(gè)巷道空間內(nèi)擴(kuò)散。在將電流全部切斷之后，感應(yīng)形成的渦流會(huì)在線圈平面內(nèi)呈現(xiàn)出多種類型的環(huán)帶，就如同從發(fā)射線圈發(fā)射出的煙圈，因此這種情況也被稱為煙圈效應(yīng)。

（二）三維地震探測(cè)技術(shù)

三維地震采集屬于面積采集技術(shù)的一種，其主要優(yōu)勢(shì)是通過使用炮點(diǎn)網(wǎng)格與檢波點(diǎn)網(wǎng)格，對(duì)這兩種類型的網(wǎng)格進(jìn)行科學(xué)組合，得到較為均勻的地下數(shù)據(jù)點(diǎn)網(wǎng)格。也能夠達(dá)到所要求的覆蓋面積與覆蓋次數(shù)。使用三維地震技術(shù)主要是為了提升對(duì)地下目標(biāo)探測(cè)圖像更為清晰精準(zhǔn)，對(duì)地下目標(biāo)位置定位也更為精確。三維地震觀測(cè)是將傳統(tǒng)的二維地震方法通過擴(kuò)展到立體空間的形式，形成三維空間，由深度z軸方向與平面x軸與y軸方向形成三維空間。通過使用面積觀測(cè)技術(shù)來得到三維數(shù)據(jù)體，相對(duì)于傳統(tǒng)二維地震技術(shù)來比較，三維地震探測(cè)技術(shù)可以得到的數(shù)據(jù)量更大。同時(shí)，可以沿著任何方向進(jìn)行剖面的抽取，可以在所有時(shí)間對(duì)剖面進(jìn)行切片研究，綜合反應(yīng)地下地質(zhì)情況較好。此外，三維地震探測(cè)技術(shù)位移歸位較為精準(zhǔn)，通過將三維偏移技術(shù)應(yīng)用到三維數(shù)據(jù)體空間當(dāng)中，能夠得到高質(zhì)量的歸位效果，將地質(zhì)空間與地震三維技術(shù)之間數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系變得更為簡(jiǎn)單化、明了化。從當(dāng)前三維地震勘測(cè)技術(shù)應(yīng)用來看，其可以得到三維空間數(shù)據(jù)體，可以提供出立體平面剖面的地下地質(zhì)構(gòu)造，對(duì)于提升地震勘測(cè)精準(zhǔn)度非常有效。特別是對(duì)于當(dāng)前地質(zhì)構(gòu)造日趨復(fù)雜化的煤礦防治水勘測(cè)來看，其可以得到信息密度為5m×5m的三維數(shù)據(jù)體，獲取的信息量非常豐富，地震剖面的辨識(shí)率也非常高。對(duì)于地下形成的古喀斯特地貌、古高山、古湖泊、古河流及陷落柱、斷層等復(fù)雜地質(zhì)情況可以間接或者直接反映出來。

二、綜合物探技術(shù)在煤礦防治水中的具體應(yīng)用

（一）全空間瞬變電磁法在煤礦防治水中的具體應(yīng)用。

首先是探查的裝置。從理論上進(jìn)行分析，發(fā)射磁距越大，其可以探測(cè)到的深度就會(huì)不斷提升。第一，通過增大發(fā)射磁距的方式，不僅能夠?qū)l(fā)射線圈供電電流有效提升，但從煤礦安全的角度進(jìn)行考慮，發(fā)射電流應(yīng)當(dāng)控制在合理的范圍之內(nèi)，不能出現(xiàn)過大的情況。第二，可以通過將發(fā)射線圈面積增加，或者將發(fā)射線圈的匝數(shù)增加的方式來提升探測(cè)的深度。但是在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于航道空間較為有限，再加上井下特殊的環(huán)境條件，地面上經(jīng)常使用的大邊長回線在礦井下不能正常使用，而如果對(duì)發(fā)射線圈的匝數(shù)進(jìn)行增加，則物件的重量會(huì)增加較多，會(huì)導(dǎo)致淺層探測(cè)出現(xiàn)的盲區(qū)擴(kuò)大的問題。為了確保發(fā)射功率，同時(shí)能夠得到較多的有用感應(yīng)信息，通過采用物理實(shí)驗(yàn)和多次數(shù)值模擬的方式，在井下使用的過程中，通常情況下，使用測(cè)量裝置的為2×2m的多匝數(shù)發(fā)射線圈。在煤礦一線探測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)，選擇使用這種裝置，能夠取得快捷、輕便的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，在掘進(jìn)工作面出現(xiàn)異常構(gòu)造后，能夠取得較好的耦合效果，信噪比也相對(duì)較高。其次是對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行布置。如果巷道在掘進(jìn)工作中出現(xiàn)了前方包含有較大范圍的異常構(gòu)造的情況，會(huì)給煤層巖層整體性帶來較大影響。在具體探測(cè)時(shí)，電信號(hào)也會(huì)出現(xiàn)明顯差異，含水異常構(gòu)造的視電阻率值會(huì)明顯低于圍巖視電阻率值。通過對(duì)掘進(jìn)工作面與左右兩側(cè)的電阻率等值線圖進(jìn)行對(duì)比研究的方式，可以將未知區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的異常構(gòu)造的位置、具體范圍及連通情況推測(cè)出來。觀測(cè)點(diǎn)在進(jìn)行布置時(shí)，應(yīng)當(dāng)預(yù)留出保護(hù)區(qū)域。若需要對(duì)工作面頂板和底板實(shí)際富水性進(jìn)行探測(cè)，為了最大限度的將全空間順便電磁法其能夠帶來的體積效應(yīng)降低。

（二）三維地震探測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

通常情況下，煤層與其周邊的巖層存在著非常明顯的阻波抗差異，當(dāng)煤層實(shí)際厚度超過一米時(shí)，就能夠形成良好煤層反射波。但是，如果頂板遭到破壞之后或者采空區(qū)頂板下沉嚴(yán)重、陷落柱存在，則在地震時(shí)間剖面上能夠?qū)⑦@些地質(zhì)情況較好反映出來，其主要通過反射波阻的消失或者中斷，為探測(cè)人員提供出數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)，如果頂板結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了各種類型的不規(guī)則破壞，也會(huì)產(chǎn)生較多的低頻干擾。這些干擾數(shù)據(jù)是技術(shù)人員識(shí)別采空區(qū)和線路柱是否存在的關(guān)鍵。如果將采空區(qū)、陷落柱確定出來之后，則需要進(jìn)一步對(duì)其是否含有水進(jìn)行探測(cè)。從三維地震探測(cè)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用情況來看，其可以將陷落柱柱體大小探測(cè)出來，對(duì)于排列較亂的塌陷物充填膠結(jié)情況也可以探測(cè)出來，特別是對(duì)于充填物成分較為復(fù)雜，速度低、密度小、松散可以取得較好的探測(cè)效果。

（三）增強(qiáng)綜合物探技術(shù)在煤礦防治水中的應(yīng)用效果的相關(guān)對(duì)策

針對(duì)當(dāng)前煤礦防治水工作難度逐步提升的實(shí)際，煤礦企業(yè)必須充分結(jié)合企業(yè)實(shí)際，加大對(duì)防治水技術(shù)人員探測(cè)技術(shù)水平的培訓(xùn)力度。在具體培訓(xùn)過程中，需充分結(jié)合煤礦面臨的防治水工作實(shí)際，科學(xué)選擇防治水技術(shù)，通過理論培訓(xùn)與實(shí)踐培訓(xùn)相結(jié)合的方式，全面增強(qiáng)培訓(xùn)實(shí)效。在理論培訓(xùn)過程中，應(yīng)注意理論培訓(xùn)內(nèi)容選擇的先進(jìn)性與豐富性，為技術(shù)人員提供出一個(gè)完整的煤礦防治水探測(cè)知識(shí)體系，全面增強(qiáng)煤礦防治水工作人員應(yīng)用綜合物探技術(shù)的整體性與系統(tǒng)性。

四、結(jié)語

全面做好煤礦防治水工作是新形勢(shì)下煤礦企業(yè)取得健康可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。同時(shí)，在煤礦防治水工作中將綜合物探技術(shù)應(yīng)用到其中，對(duì)于提升防治水效果非常明顯。因此，這就需要煤礦企業(yè)全面認(rèn)識(shí)到綜合物探技術(shù)在防治水工作中的應(yīng)用重要性，充分結(jié)合企業(yè)實(shí)際，選擇合理的綜合物探技術(shù)，不斷提升煤礦防治水工作效果。

作者簡(jiǎn)介：姬鵬程（1982-），男，河南新安人，助理工程師，現(xiàn)在洛陽義安礦業(yè)有限公司地測(cè)科從事儲(chǔ)量管理工作。