综合物探技术在煤矿地质水文勘探中的运用分析

摘要：在煤矿采掘过程中经常会遇到矿井突水问题，这将严重威胁煤矿的安全生产，我国煤矿井下开采过程中受到多种水害威胁，矿井顶底板水害问题非常常见，随着煤矿深部开采的不断发展，顶底板水害更加频繁，严重影响到煤矿高产高效安全开采目标的实现。因此，对回采工作面顶底板水害进行探查，查明水害致灾因素，并进行针对性的治理是非常有必要的。当前煤矿对于地质构造和富水异常区的探测主要有钻探、物探、化探等多种探测方法，各探测方法都有着自身的探测优势和适用范围，因此多种探测方法综合使用效果较为理想。针对以上分析，提出了物钻探相结合技术，在钻探资料基础上，对地质构造和顶板含水层富水异常区进行有效探查，为防治水工作提供技术保障。

关键词：综合物探技术；煤矿地质水文勘探；运用

引言

物探技术的应用范围非常广泛，在煤矿地质探测中发挥着重要作用。煤矿开采很可能会面临各种地质构造甚至地质灾害，不仅影响开采效率，还可能引发严重的安全事故，威胁开采人员的生命安全。因此在煤矿地质探测中应不断更新探测技术，提高探测效率与准确性，从而预见和控制开采过程中可能出现的各种风险问题。通过物探技术的合理应用可以有效把握煤层地质构造，规避煤矿开采中的水文灾害和地质灾害等，对煤矿开采效率与安全性的提升起到关键作用。

1煤矿地质探测中常用的物探技术

1.1地震勘探技术

在地震勘探技术应用期间，需要人工制造震源，一般利用炸药爆炸来产生较强烈的地表震动，之后通过高精度仪器在提前设定好的探测点收集震动信息，结合震动信息的收集与分析，运用信号反演地层结构状况。地震勘探技术基于地震波在岩层分界面的反射与折射，对接收的地震波信号、震源特征、探测点位置等进行综合分析，能快速推导出地下岩层的基本形态和性质信息。地震勘探技术的有效应用深度可达近万米，岩层勘探范围非常广，利用收集到的地震勘探信息还可以构建岩层地质结构三维模型，但美中不足的是精度较差且无法有效控制，一些小规模地质构造探测中有其他更适合的技术可供选择。

1.2电法勘探技术

电法勘探技术具有一定的综合性，具体包含了电磁法、瞬变电磁法、高密度电法等。电法勘探技术所应用的设备体积同样较小，能满足多种勘探现场要求，勘探信息的应用还可以重构岩层分布状况，在矿井下与地表都具有较为良好的应用效果。但基于电流的衰减性特点，电法勘探技术只能在一些小规模地质勘探项目中应用。

1.3矿井瞬变电磁勘探

同地面磁性源瞬变电磁法类似，矿井瞬变电磁满足麦克斯韦方程组，通过对接收到的“二次场”进行处理分析，定性或半定量解释地层中具有电磁性差异的地质异常体的空间展布和规模，尤其对低阻的矿井水体较为灵敏。与地面瞬变电磁不同的是，矿井瞬变电磁的物理模型属于全空间模型，且巷道空腔无法像屏蔽地震波那样屏蔽电磁波。同时，矿井巷道内往往存在大量锚网、锚杆、运输铁轨、掘进设备以及高电压噪声信号以及多匝线圈的互感。因此矿井瞬变电磁的数据整理、数据处理和资料解释与地面磁性源瞬变电磁法有很大的区别。矿井工作面瞬变电磁勘探通过在巷道中同一点以一定角度对顶板、顺层、底板方向进行测量，获取同一测点观测到的顶板、煤层、底板的电磁场值，再沿着巷道移动，最终获得获取不同点位、不同层位的地电断面。矿井瞬变电磁主要用于探测煤系地层中的富含水区、采空积水区，以及地层中的隐伏含水构造，如含水断层、含水破碎带、含水陷落柱等。

2物探应用效果分析

A矿为了保证工作面的回采安全，需查明工作面内存在的异常地质构造体及工作面的富水性。采用无线电波坑道透视技术对工作面内地质构造进行探测，采用瞬变电磁法对工作面及小窑破坏影响区域富水异常体进行探测。通过分析无线电坑道透视勘探获取的部分结果发现，有部分点实测场强曲线低于理论场强曲线，同时从层析成像图上可以发现吸收系数偏高且高值密集的区域。这在一定程度上说明，实测场强曲线低于理论场强曲线的区域及吸收系数偏高且高值密集的区域存在地质异常体的可能性较大。这里将吸收系数大于0.27的区域作为异常区的阈值。根据场强的变化，解析出的异常区域的位置。B号异常区在横向上（沿巷道走向方向）距离切眼1225～1360m，纵向上（垂直巷道走向）贯穿整个工作面，该异常区衰减系数在0.275～0.285之间。C号异常区在横向上（沿巷道走向方向）距离切眼1550～1610m，纵向上（垂直巷道走向）贯穿整个工作面，该异常区衰减系数在0.275～0.278之间，异常幅值较弱。分析实际地质资料，异常区是受到向斜构造影响，煤层内部节理、裂隙较发育所致。

3三维地震数据处理和解释

对原始的资料实施分析，针对处理难点针对性处理，通过初至折射的静校正、地表的一致性式反褶积、噪声的衰减、对精细速度的分析、三维的一步式偏移和剩余的静校正等方法，尽可能的增大资料分辨率，放大信噪比，以此来提高剖面质量，保证归位处理结果的精准性、目的层的连续性，进而保证三维数据质量。对于地震勘探资料解释，其中的偏移性数据体，可借助三维解释系统进行解释。在此过程中，需要同时使用多种方法，包括人工解释、工作站解释等，具体实施过程中，应综合水平切片、面块切片、时间剖面等进行考虑。从地震时间剖面角度分析，在解释断点时，主要依据包括反射波同相轴产状突变、扭曲及错断等。断层依据为断点组合，如果地震时间相距较近，则其剖面上断点性质及其所呈现出的特点基本相同，并且相邻断点的落差值基本一直或者其所呈现出的变化具有一定的规律性，其追踪与组合断层与区内构造规律是相符合的。实际作业中，通过进行地震勘探，可以知道小窑的破坏区在地震时间剖面上呈现出一定规律，具体表现为同相轴的消失或者凌乱。

4防治地质灾害

在煤矿开采作业中，地质灾害的防范也能利用物探技术来实现，具体如下：a）相干体和方差体技术的应用。相干体和方差体技术是研究三维数据体中不连续特征和相邻道地震信号间相似性的解释性处理技术，能在三维地震资料解释前掌握断层的展布状况，提高解释的效率与精度。其原理是运用三维信息中的共深度点（CDP）网格点信息，规避常规抽线解释过程中可能出现的小断层遗漏等问题。在三维成像过程中可运用数据切片或透视的方法进行地下断层分析，通过三维图像的形式解释。相干体及方差体切片有着明显的强断层敏感性，因此该技术能通过解释系统在相干体或方差体切片中解释断层。根据解释闭合点可在常规剖面图中显示或编辑断层，之后在相干体或反差提切片中进行比和调整，可在地震反射层对之前的断层空间分布模型进行解释。b）等时切片技术可显示某一时间段三维数据体中的全部地震信息，进而反馈同一时间不同地质层位的分布现状。水平切片中的同相轴强度与反射波强度相关，反射波同相轴的错开大小与断层断距对应，水平切片小断层分辨能力也高于垂直时间剖面。

结语

由物探技术的实践应用结果来看，该技术的应用也可能面临着多种干扰因素，因此技术人员应根据实际地质情况与水文情况合理选择物探技术，确保物探技术的作用能得到充分发挥。

参考文献：

［1］张致源.物探技术在探测煤矿地质中的应用［J］.能源与节能，2021（6）：221-222.

［2］张建强.物探技术在探测煤矿地质中的应用［J］.当代化工研究，2021（12）：90-91.

来源：勇者江湖人称小白