综合物探技术在煤矿防治水中的应用

王慧德 

摘要：当前我国经济建设步伐显著性加快，各类资源的开采量也逐渐增加，煤炭作为重要能源，对行业发展进步意义重大。但由于煤矿开采环境较为复杂，常常会遇到一些安全问题，开采过程中常见的水害影响到了开采质量。为了降低水害的不利影响，需要加强对水害原因的分析，采取有效技术措施进行应对。在水害问题的产生中，主要是由于煤矿采空区积水导致的，不及时处理会导致陷落柱，对煤矿安全生产造成很大的不利影响。在这一背景下，煤矿防治水工作的重要性就逐渐凸显，综合物探方法的应用也可以提高煤矿防治水的效果，提高煤矿开采的安全性。

关键词：煤矿安全；防治水；综合物探技术

引言

在煤矿地下开采时，不可避免地会受到地下水的影响。随着中国煤矿开采深度的增加，煤矿水害引发的后果日益严重。为了实现煤矿的安全开采，必须要做好煤矿防治水工作。煤矿防治水的关键在于找到可能发生水害的区域。过去施工时采用钻探方法探测水文地质异常区域。虽然利用钻探方法可以准确地获得矿井水的各种参数，但勘探的数据量少且周期较长，难以满足煤矿防治水的需要。为了提高勘探的效率，物探方法被广泛应用到水文地质勘探中。采用物探方法可以直观地探明异常区的位置和范围。由于物探结果的解释存在多样性，还需要依据多种技术的勘探结果共同解释。

1常见的矿井物探技术分析

1.1瞬变电磁法

瞬变电磁法是利用周期不接地回线或接地线源产生的二次涡流测量岩层特性的一种方法。测量时，首先要利用特制的电路向地下发射一次脉冲磁场，然后再利用不接地线圈或接地电极检测产生的涡流强度，最后根据涡流的衰减特性就可以测出各个岩层的厚度。通常情况下，电磁场的衰减可以分为早、中、晚三个过程。早期的电磁场频率较高，传播过程中衰减速度快，而晚期的电磁场频率较低，传播过程中衰减较慢。通过断电前后测定的二次磁场的变化规律，就可以得到不同深度岩体导电性的差异。值得注意的是，瞬变电磁法测定的是岩石电阻率，当地质构造异常时，局部区域的电阻率会异常低。但是造成局部电阻率较低的原因有多种，例如导电矿物含量过高、出现积水等。

1.2三维地震勘探法

三维地震勘探法是利用岩层的界面对地震波的反射和透射的差异测量岩层构造的一种重要方法。勘探时，需要在勘探区域布置人工震源，通常是采用炸药爆破的方式产生震源，并在勘探区域测量地震波的发生情况。根据波的反射和透射，就可以反演出地层的构造情况。值得注意的是，这种勘探技术可以勘探到大型地质构造和异常区域。但是，在测量过程中地震波速并不是恒定的，这会导致测量的结果存在较大的偏差。通常情况下，三维地震勘探多用于早期的煤田地质勘探，而在防治水工作方面的应用还比较少。

2煤矿防治水工作存在的主要问题分析

2.1防治水理论匮乏

煤矿矿井水具有流动性，不同开采条件下矿井水害形成的机理也不同。根据矿井水来源，矿井水害可分为地表水水害、含水层水害、采空区积水水害。地表水主要由2种方式形成水害：a)暴雨雨水灌入井中，导致水害发生。这灾害的发生机理比较简单。b)地表水随着开采形成的贯穿性裂缝流入井下。由于度，给煤矿防治水带来巨大困难。在水体下开采时，通常将这种裂缝称为导水裂隙带。导水裂隙带高度的确定对于煤矿防治水工作十分重要，但在实际生产中该参数只能通过经验公式计算，这使得防治水效果有时难以控制。含水层是诱发煤矿水害的重要因素之一。通常情况下含水层水害有3种形式，即顶板突水、底板突水和地质构造突水。顶板突水是由于开采过程中形成的导水裂隙带穿过了顶板含水层，导致含水层中的水涌入工作面。导水裂隙带高度的确定具有经验性，且与开采技术条件存在很大的关系，使得在含水层与煤层较近时防治水较为困难。当采动应力传递到煤层底板时，含水层中水压增加，导致岩层发生破裂，进而诱发透水事故。有的工作面内含有断层，如果断层穿过含水层，当煤矿开采对断层造成扰动时，断层密封性丧失，就会发生水害。

2.2防治水专业技术人才匮乏

煤矿防治水工作面临的最大问题是专业技术人才匮乏。由于煤矿水害的情况复杂多变，若不能根据现场情况做出准确判断，则很容易造成防治水失败。煤矿防治水措施主要有堵、疏、注三种，如何选择合适的措施十分困难。目前，由于专业技术人员匮乏，煤矿在防治水时只能进行尝试。这样不仅耽误了防治水的最佳时机，还增加了防治水的成本。专业技术人才匮乏的原因是多方面的：煤矿防治水不能创造直接收益，防治水技术人员待遇较低；煤矿开采属于高危行业，许多地质专业的大学生不愿进入该行业。

3综合物探在煤矿防治水中的应用分析’

通过以上分析可知，采取每种物探方法都不能获得单一的解释结果。为了能有效地防治水，必须要采用两种以上的探测方法或是物探与钻探相结合的方法。下面将结合具体的实例进行分析。通过以上分析可知，采取每种物探方法都不能获得单一的解释结果。为了能有效地防治水，必须要采用两种以上的探测方法或是物探与钻探相结合的方法。下面将结合具体的实例进行分析。可以发现，其中共存在2个异常区域。①号异常区域的电阻率分布在58～70Ω·m，按照空间层位分析，应该是靠近上方的18105工作面的采空区，位置大约在960#—1320#测点之间。在现场进行数据采集时，①号异常区域出现了顶板淋水的情况。为了了解这个区域的具体情况，采用了钻探方法对异常区域进行了探测。当钻孔施工到异常区域时，发现钻孔中有大量的水涌出。由此可以确定，这个异常区域是采空区顶板垮落后的裂隙含水导致的。②号异常区的电阻率也分布在58～70Ω·m。在这个区域段进行测量时，顶板也出现了淋水的情况。钻探后发现，顶板砂岩裂隙含水是造成这种情况的主要原因。为此，在煤矿开采后期，应该注重顶板的防治水工作，并制定相应的防治水规划措施。

在工作面回采区域内勘测到的异常区域共有5个，分别为A区域、B区域、C区域、D区域、E区域。为了了解这些异常区域的实际情况，需要结合物探结果对这些异常区域的结果进行解释。经过分析，A异常区域为切眼处的岩石破裂所致；B异常区域为向斜构造发育、煤体破裂所致；C异常区域为煤层内部节理裂隙发育所致；D异常区域为煤层内部有发育的小断层所致；E异常区域为煤层内部节理、裂隙较为发育所致。这表明，在煤层走向方向上不存在水文异常区域。

结束语

在煤矿防治水工作中，找到水文异常区域十分关键。近些年来，随着物探技术的广泛应用，给煤矿防治水带来了巨大的便利。物探技术的优势在于操作简单，获取数据量大，且能较为直观地找到一些异常区域。但是，还需要认识到物探技术的不足，即物探结果解释存在多样性。结合某矿23105工作面的水文异常区域物探情况，分析了物探技术与钻探技术相结合的综合物探技术的重要性，以期为合理地使用物探技术进行煤矿防治水工作提供一定的参考。

参考文献

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