1、刍议物探技术在矿井工作中的作用摘 要运用高科技的物探技术，可以有效的检测出影响开采的各类地质原因，这就为矿井防治水工作做出了有利的技术保证。文章论述了煤矿安全地质工作在应用了物探新技术之后的工作质量得到提升，以及矿井物探相关技术的探索、方法及对其应用的情况，并对综合物探技术在煤矿开采中的发展方向做了提案。 关键词煤矿地质；物探；重要性；技术；应用 中图分类号：TD74 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0391-01 1.煤矿物探技术的发展 上世纪 50 年代末 60 年代初，资源地质与生产地质的概念才刚开始出现，由于那个时期的技术水平比较落后，地质工作只能运用简陋
2、的工具进行工作，当时主要用钻探的方式，从 70 年代开始，地质勘探部门除了不断的提升钻探技术的水准，同时还对测井、地震、电法、重力等技术广泛运用，全力的开展物探技术。然而针对矿井生产地质的主要应用方式还是钻探，物探技术工作仍然处于发展初期。而到了 80 年代时，资源地质的物探工作有了前进的现象，随着计算机技术的发展，物探技术也大力使用了大型计算机技术。由于物探技术飞速发展，物探技术施工简单、操作方便、探测效果好等特点，更适合于矿井采前探测与分析，由此，矿井生产地质工作中也逐渐引入物探技术方法。矿井物探研究和应用四十多年来，各产煤国家根据自身地质特点发展了不同物探方法。我国矿井物探起步相对较晚，
3、但近二十多年来，矿井物探得到迅速发展，取得了显著的地质效果。实践证明，当前物探技术应用于煤矿井下探测是煤矿生产中必不可少的地质勘探手段，已成为煤矿井下探测的发展方向，可为煤矿的安全生产提地质保障。 2.井下物探技术在煤矿生产中的重要性 基于社会经济和科学技术的不断进步以及综合机械化程序的广泛应用，大大的推进了矿井开采技术的进步。可是矿井开采机械化的缺陷是应变力低下，不能灵敏的跟随地质情况的变化进行调整。地面物探可对矿区内大的地质构造体进行较好的控制，但在井下遇到地质异常体较多的是较小地质异常体，如果不及时超前探查，不但会造成采掘系统布局的不合理，还直接影响工作面的持续开采及矿井水害的有效防治，
4、更甚者危及整个矿井和矿工的生命安全。当前煤矿生产建设要求高产高效，仅靠传统的地质方法查明矿井地质问题是远远不能满足生产需要的。因此运用各种物探方法，结合地面及井下进行综合勘探，是目前矿井地质工作中煤矿安全生产最为有效的地质手段。 3.煤矿物探技术的应用 矿井物探方法很多，按物理场分类主要有： 地震类、电法类和电磁类。在实践中，目前较为有效和常用的井下探测方法主要有无线电波透视法、瞬变电磁法、矿井直流电法、地质雷达、井下高分辨二维地震探测、瑞利波地震探测等方法。各类物探手段所反映的物理特征决定了它的适用条件和范围，如： 地震手段测量的参数为折射、反射、透射地震波的旅行时，表现的物理特征是地下岩石
5、密度和弹性模量，它们决定地震波传播速度； 电法测量地下岩石电阻、电压、电位等参数，表征的物理场是电导率等。因此，应用物探方法时，要深入研究勘查对象的地质物性条件，选用适合的方法。在生产实践中，同一地点要求采用两种以上物探方法探测，探测成果可以互相印证，可以有针对性解决矿井地质物探中的多解性问题，已取得良好的地质效果。 3.1 无线电波坑道透视 无线电波坑透技术的发展及应用已有三十多年的历史，最进又有新的技术突破，随着计算机技术的发展，目前的仪器设备及解释技术较以前已得到很大的提高，通过 CT 成像技术对数据进行分析处理，根据视电阻率变化情况，圈定异常区，提高了物探解释精度。开滦矿区各矿均购置有
6、各类型的坑透设备，对所有综采工作面全部要求进行坑透，查清工作面内隐伏构造及煤层变化情况。该项技术为比较成熟的探测技术，在煤矿生产中应用最普遍，效果也是最好的。开滦矿区每年至少进行 50-60 个工作面的探测工作，保证了矿井的安全生产。但是，探测过程中往往由于井下探测环境的因素，如工作面不停电，在工作面生产的同时进行坑透施工，这样对数据的采集造成较大的影响，从而影响到数据的处理及地质解释，因此，在探测中要尽可能避开生产时段，减少人为因素的影响，以提高探测精度。 3.2 瑞利波探测技术 瑞雷波（R 波）是一种面波，是由 SV 波和 P 波干涉而形成，而 R 波的能量主要集中在介质的自由表面附近，根
7、据瑞利波各谐波分量沿垂直自由表面方向衰减不同，测量已频散的瑞利波各分量的传播速度，形成频散曲线。生产实践中，通过采集人工震源激发出地震波，从其中提取所携带的信息来分析地层的内部结构，适用于探测几十米以内地质体的几何形态。岩土分层，断层、洞穴等地质构造或异常。瞬态瑞利波探测要求是采用纵向观测系统，震源和各接受点排列在一条直线上，通常认为，纵向排列的两个接收点之间的中心位置就是瑞利波勘探的地点以下的位置，相应的频散曲线就是反映该处地表以下的地质结构构造。在探测中，一般来说，当探测较浅部的地层特征时，宜采用较小的 x 值，可获得较好的结果；当探测较深部的地层特征时，宜采用较大的 x 值，并用重锤冲击
8、地面，以产生较低频率的信号，使其能反映地下更深处的介质信息。当前，煤矿防治水工作是保障煤矿安全生产的重要工作，作为一种新地球物理探测方法之一的瑞利波探测仪，在矿井建设、生产中扮演着越来越重要的作用。生产实践中，在探测老空、老窑、煤层厚度和掘进巷道前方地质构造、陷落柱、薄煤带等方面取得了良好的效果，使地质预测预报工作由定性上升到定量，资料更加准确及时，能更好地为煤矿安全生产服务。 3.3 电法勘探技术 电法勘探技术是根据地壳中各类岩石或矿体的电磁学性质（ 如导电性、导磁性、介电性） 和电化学特性的差异，通过对人工或天然电场、电磁场或电化学场的空间分布规律和时间特性的观测和研究，寻找不同类型有用矿
9、床和查明地质构造及解决地质问题的地球物理勘探方法。在煤矿井下主要用于探测工作面附近空间内的煤岩层及地质构造的赋水性及分布情况，解决煤矿开采过程中的水文地质及煤矿安全问题。主要方法有直流电法和交流电法。直流电法用得比较广泛的方法有高密度电阻率法、电测深法、电剖面法。交流电法主要是采用频率测深法。 4.结束语 安全高产高效矿井地质工作，用传统的钻探手段已远远不能满足发展的需求，快捷、准确、及时的物探手段被广泛应用到矿井地质及防治水超前探测工作中，通过物探技术的综合应用，可为高产高效矿井的建设提供有力的支持。新的物探技术在生产实践中得到不断的验证和改进，从而促进了物探技术快速发展和提高。如今，矿井物
10、探已成为矿井地质工作中不可缺少的手段，在煤矿安全高效的生产中将起到越来越重要的作用。特别是对受顶板含水层水、底板奥灰含水层及老空积水严重影响的开滦矿区，祈盼着更加成熟、应用更加方便的物探技术，更好地为煤矿安全生产服务。 参考文献 1 傅耀军，华解明，方向清.试论煤田（矿）水文地质问题及勘探技术方法J.华北科技学院报，2009， （10）. 2 范三阳、王传勇等，综合物探在掘进巷道前方水害体探测中的应用J.煤炭科技，2011 年第 3 期 76-78 页等. 3 杨成林，瑞利波勘探M.北京地质出版社，1993. 4 柴华友汪江波等，瑞利波分析方法及应用进展J.岩石力学与工程学报，第 21 卷第 1 期 2002.1：119125 页. 5 曾方禄等.矿井音频电透视及其应用J.煤田地质与勘探，1997；25（6）：5457 页.
