卢小涛（平顶山天安煤业天力有限责任公司，河南　平顶山　467000）



煤矿水害防治领域中综合物探技术的应用

卢小涛
（平顶山天安煤业天力有限责任公司，河南平顶山467000）

摘要：在煤矿的开采与建设中，地下水、雨水、河流等许多因素，都会造成煤矿的采空区积水、构造及陷落柱导含水等危害，严重的影响到煤矿的生产安全。本文就综合物探技术在煤矿水害防治领域中的应用进行分析，介绍了瞬变电磁法与三维地震法探测煤矿采空区积水、构造及陷落柱等地质情况的概念及应用。以期促进煤矿行业的生产安全。

关键词：煤矿水害防治；综合物探技术；瞬变电磁法；三维地震法

1 背景

随着国内工业化的快速发展，对于能源的需求量也越来越大。尤其是我国属于用煤大国，对于煤矿的生产与开采要求也越来越高。但是在过去的煤矿生产和建设中，由于需要在山区中挖矿，而地下水、雨水、河流等许多因素，都会造成煤矿的采空区积水、构造及陷落柱导含水等危害，严重的影响到煤矿的生产安全。尤其是在早期较小的煤矿中，由于缺乏科学合理的开采，造成该矿井的地质灾害问题频发，严重的影响到开采人员以及能源的安全性，也为后期的煤矿开采留下了一定的隐患和难度。

基于此，平顶山天安煤业天力有限责任公司通过瞬变电磁法、三维地震勘探等综合物探技术，加强了对煤矿开采区域的地质勘查，能够有效的查明采空区、陷落柱的具体位置，进而预防、治理煤矿开采中的水害问题，并提高煤矿生产与建设的安全性。保障了煤矿施工人员以及煤矿能源的安全性，为煤矿企业的可持续发展提供了有效的支持。

2 综合物探技术的概述

（1）瞬变电磁法

瞬变电磁法（TEM法）即时间域电磁感应法，通过接地线源或者不接地回线的方法，能够向地下发送一次脉冲磁场，并在一次脉冲磁场的间歇期间利用电偶极和回线对二次脉冲磁场进行接收，而二次脉冲磁场则是由地下良导地质体受激励所引起涡流产生的非稳电磁场。根据两次脉冲磁场的发射曲线特征，能够对地下地质的规模、产状、电性等情况进行有效的勘测。瞬变电磁法与普通的电法勘探相比，具有更高的灵敏性，并且瞬变电磁法属于纯二次场测量，其纵向、横向的分辨率更高，勘探的深度也更大，因此可提高地质勘探的工作效率，并且准确的掌握矿区的地质条件，为水害的预防与治疗提供有效的支持。

（2）三维地震法

三维地震属于面积采集技术，通过利用检波点网格和炮点网格的合理组合，能够对地下数据点网格的覆盖次数进行平均的分布。能够更加准确、清洗的显示地下目标的图像，并且提供更可靠的预测位置。并且，与二维地震方法相比，三维地震的勘探沿测线更宽广，由Z轴的深度探测扩展至由X轴、Y轴联合构成的三维空间，对于矿区地质的勘探可增加探测的范围，最高可形成10m×10m×1ms的三维数据体，具有更多的数据，以及能够对地质的剖面、切片等进行更深层次的探测与分析，获得更准确的信息。并且通过简化地质与地震的关系，使三维数据体空间的位置更正确，对于地下的断层、采空区、陷落柱、古高山、古湖泊、古河流、古喀斯特地貌等地质现象都能够有效的或直接或间接的反映。

3 综合物探技术的应用

（1）瞬变电磁法

随着瞬变电磁法的不断发展与完善，将其应用于煤矿生产中的水害防治，已经取得了显著的成果。尤其是在采空区的积水、构造，以及陷落柱的赋水等区域的电阻率值与普通的地质相比更低。因此，瞬变电磁法的勘测效果十分良好。能够有效的探测出矿区的信息，以尽量避免水害的问题。

①瞬变电磁法探测陷落柱：煤矿中形成的陷落柱与奥灰岩的溶裂隙存在一定的相关性。即：当岩溶裂隙不断的扩大时，地层受到应力而不断的垮落破碎，最终导致陷落柱内部的充填物松散而复杂。打乱了正常的地层沉积层序，使得煤层与陷落柱的接触面密度、电性等差异较大；

②瞬变电磁法勘察采空区：由于煤层采空区岩体的下沉和塌落，导致该区域地质中电阻率值的不断增大。而随着采空区的充水，水体也会造成垮落断裂带的压力，而造成岩体破坏区电阻率的降低。因此通过瞬变电磁法探测地下岩层的电阻率变化，能够有效的判定该区域的含水情况。

（2）三维地震探测陷落柱

由于煤层与围岩之间存在的波阻抗差异较大，因此，当煤层的厚度大于1m时，煤层中便会形成一定的反射波。如果在煤层的顶部结构受到一定的破坏，或者煤层之间存在陷落柱时，煤层的反射波则会出现低频干扰、中断或者消失。当煤层的反射波信息通过地震时间剖面表现出来之后，可用来识别煤层中是否存在陷落柱或者采空区。并且由于陷落柱的密度差异性较大，其上覆地层塌陷物排列也较为松散、杂乱，在其横向和纵向上的密度、速度等具有较大的差异性。以此也可通过三维地震探测该区域是否存在陷落柱。

三维地震探测陷落柱具有较高的准确性，能够有效的探测煤矿的地质安全性，避免水害的发生，降低平顶山天安煤业的生产成本，避免经济损失的情况出现，为平顶山天安煤业的煤矿生产与建设提供有力的支持。

结语

水害是影响煤矿生产与建设安全的重要因素，加强对煤矿区地质的检测，并采取有效的预防措施，以避免矿井地质灾害的发生，进而降低平顶山天安煤业的生产成本，避免出现经济损失的情况。通过采用瞬变电磁法、采区三维地震勘探等综合物探技术，能够有效的勘测出该地区的地质情况，包括采空区、陷落柱及构造的导含水情况等，属于十分有效的防治水害技术措施。并且综合物探技术具有施工简单、准确度高、方便快捷、投资小等优点，能够及时的探测出煤矿井下的水文地质情况。综合物探技术在近年来已得到了广泛的推广及应用，为煤矿的安全生产与建设提供有力的支持。

参考文献

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中图分类号：TD745

文献标识码：A