综合物探法在煤矿防治水工作中的应用

综合物探法在煤矿防治水工作中的应用

许雪芹

河北省煤田地质局物测地质队河北邢台054000

摘要：煤矿开采生产中，矿井一旦受到水灾的影响，不仅会对于煤矿矿井的正常开采与生产造成一定的作用影响，而且还会对于煤矿矿井的开采与生产安全造成极大的威胁，因此，进行煤矿水灾的预防和治理，是煤矿经营管理与安全生产中的一个重要环节，对于煤矿的开采生产以及安全发展有着重要的作用意义。

关键词：综合物探；采空区；防水；应用

一、引言

矿井安全开采的前提，是要对有可能引发矿井水害问题的因素进行排查、分析，超前防范，因为对于水灾问题，仅靠排水很可能无法实现完全控制，而提前预防不仅成本低，而且效果明显。防患于未然这一道理在任何有风险的行业都适用，而对于不稳定因素较多、灾害程度较高的煤炭行业来说，这更是一个颠扑不灭的真理。煤矿的防治水工作一直都是煤矿安全工作的重点，特别是采空区的积水构造及陷落柱含水等危害。

二、综合物探法简介

1.瞬变电磁法

瞬变电磁法（TEM法）属于时间域电磁感应法，它利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲场，在一次脉冲磁场间歇期间利用回线或电偶极接收二次场，该二次场是由地下良导地质体受激励引起的涡流所产生的非稳电磁场。根据二次场衰减曲线的特征，就可以判断地下地质体的电性、规模、产状等。由于该方法是纯二次场测量，故与普通电法勘探相比，具有对低阻地质体反映灵敏，纵横向分辨率高，勘探深度大，工作效率高等优势。

2.三维地震

三维地震采集是一种面积采集技术，其特点是利用炮点网格和检波点网格的合理组合而获得分布均匀的地下数据点网格及所要求的覆盖次数。其应用目的是为了使地下目标的图像更加清晰、位置预测更加可靠。与二维地震比较，三维地震勘探有如下特点：第一，数据量大，煤田三维地震勘探可形成一般为10mx10mX1ms的三维数据体，能够沿任意方向抽取剖面和按任意时间（深度舳取时间剖面或时间切片研究与解决地质问题，三维数据体比较精细地反映地下地质情况。第二，偏移归位准确，经过三维偏移的三维数据体空间归位正确，使地震与地质的空间对应关系简单化。

三、综合物探法的应用效果

1.瞬变电磁法探测陷落柱

一般认为，煤田陷落柱形成与奥灰岩溶裂隙有关，由于岩溶裂隙的发育和扩大，周围地层受重力作用而塌落下沉，因此，陷落柱内部充填物常常成分复杂、比较松散，正常的地层沉积层序被打乱，陷落柱与煤层的接触边界两测存在着明显的密度、速度、电性等物性差异。采用瞬变电磁法在煤矿已知含水陷落柱上试验线断面，做试验线的目的是为了分析解释工作区域内陷落柱的发育及导、含水情况。试验线的电性特征将为相邻工作区域的分析解释提供物性解释依据。

2.瞬变电磁法勘察采空区

煤层采空区因岩体垮落破碎，电阻率值明显增大，而当采空区完全充水后，水体不仅充填了采空区，而且也充填了冒落裂隙带，因而在岩体破坏区，其电阻率又明显降低。据此，通过探测地下岩层的电阻率及其变化，可以判定岩层的结构状态和含水状况。

3.采区三维地震探测陷落柱

一般情况下，煤层与其围岩存在着明显的波阻抗差异，一般当煤层厚度大于1m时，便可形成良好的煤层反射波。但是，当有陷落柱、煤层采空及其顶板遭受破坏后，在地震时间剖面上表现反射波组的中断或消失，同时煤层顶部结构的不规则破坏，也将产生各种低频干扰，这些可作为识别陷落柱、采空区是否存在的标志。

陷落柱柱体由块度大小不均，排列杂乱无章的上覆地层塌陷物充填胶结而成，充填物成分复杂松散、密度小、速度低，陷落柱附近及顶部围岩多为煤系地层的砂岩、泥岩或煤层，其沉积稳定，速度、密度与陷落柱相比，在横向和纵向上都存在明显的差异。

四、加强煤矿防治水工作的其他对策

1.在煤矿的开采生产与经营管理中，煤矿企业应注意加大对于煤矿防治水工作的资金投入，以保证煤矿防治水的基础建设，从而更好的推动煤矿防治水工作的开展。通常情况下，在煤矿防治水工作开展，基础设施是防治水工作开展的重要保障，在煤矿防治水工作开展中，如果有比较完善的排水设施或者是配备有专业的煤矿矿井探放水设备、充足的地质水文勘测条件、突发水灾事故救援设备等，不仅能够为煤矿防治水工作的开展提供很大的便利，同时还有利于对于煤矿矿井水灾事故的影响进行控制和减少，起到较好的煤矿防治水效果。

2.进行煤矿防治水工作的开展，还应注意建立预防为主的工作预警机制，防治水开展过程中坚持“早发现、早治理”和“防患未然”的工作原则，以克服煤矿防治水工作中反应慢、落实困难的问题。上文在对于煤矿防治水工作开展中“落实难“问题分析中，一些煤矿企业由于防治水工作开展的思想原则不合理，导致防治水工作开展中不仅落实困难，防治水效果不显著，并且对于煤矿的生产开采与经营管理安全威胁也比较严重，针对这种情况，在今后的防治水工作开展与加强中，就需要进行预防为主的预警机制和“早发现、早治理”、“防患未然”的工作原则建立和制定，以推进防治水工作的加强和完善。

3.在煤矿防治水工作开展中，还应注意成立专门的防治水领导小组，进行防治水工作计划的制定，将防治水工作责任落实到人，以通过严格的防治水管理与监督，推进煤矿防治水工作的完善与加强，保证防治水的顺利开展与实施。同时，在日常的煤矿开采与生产中，还应注意定期进行煤矿开采生产与管理水患的排除，以防患未然，避免水灾事故对于煤矿安全生产和工作开展造成影响。

五、结束语

总之，通过采用瞬变电磁法、采区三维地震勘探等综合物探方法探测小窑采空区、陷落柱及构造的导含水情况，为矿方提供了极有价值的水文地质资料，使得矿方在生产中提前采取措施，避免矿井地质灾害和重大的经济损失，同时综合物探技术也是目前解决煤矿采空区、陷落柱和构造等导含水情况行之有效的勘探方法，其特点是投资小、施工简单、速度快、资料处理解释方便快捷，可以为煤矿井下开拓和安全生产，及时提供可靠的水文地质资料。

参考文献：

[1]李志学.南晋武南洺河铁矿和万年煤矿水文地质特征及防治水对策[J].金属矿山，2012（12）.