導(dǎo)語(yǔ)：物探技術(shù)在探測(cè)煤礦地質(zhì)的應(yīng)用一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：在科學(xué)技術(shù)水平不斷提升的過(guò)程中，煤礦開采的機(jī)械化程度越來(lái)越高，對(duì)煤礦地質(zhì)探測(cè)提出了更高的要求。煤礦地質(zhì)條件影響著煤礦生產(chǎn)，因此煤炭企業(yè)需提高對(duì)煤礦地質(zhì)探測(cè)的重視程度。物探技術(shù)在煤礦地質(zhì)探測(cè)中發(fā)揮著重要作用，常用的技術(shù)有高密度數(shù)字三維地震技術(shù)、三維地震疊前偏移處理技術(shù)等，可以將其應(yīng)用在水災(zāi)害防治與地質(zhì)災(zāi)害防治當(dāng)中，保障煤礦生產(chǎn)的安全性。

關(guān)鍵詞：物探技術(shù)；煤礦；地質(zhì)探測(cè)

物探技術(shù)是一種至關(guān)重要的地質(zhì)探測(cè)技術(shù)，在煤礦生產(chǎn)中占據(jù)著關(guān)鍵地位。傳統(tǒng)的采煤方法與采煤作業(yè)形式具有效率低、安全性低等問(wèn)題，對(duì)作業(yè)人員的人身安全造成一定威脅。利用物探技術(shù)探測(cè)煤礦地質(zhì)條件，可以為煤礦生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)資料，避免煤礦生產(chǎn)出現(xiàn)安全事故，因此在進(jìn)行煤礦地質(zhì)探測(cè)時(shí)需靈活應(yīng)用物探技術(shù)。

1物探技術(shù)簡(jiǎn)析

1.1物探技術(shù)的概念與發(fā)展

物探即地球物理勘探，指的是以巖石、礦石或圍巖的物理性質(zhì)為基礎(chǔ)進(jìn)行物理場(chǎng)分布及其變化的觀測(cè)，從而分析地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)與構(gòu)造、地層當(dāng)中的能源，并為災(zāi)害預(yù)報(bào)提供依據(jù)[1]。物探主要是利用巖石的密度、電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、彈性、放射性以及熱導(dǎo)率等物理性質(zhì)進(jìn)行地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的分析，常用的物探方法有重力勘探法、電法勘探法、磁法勘探法、地震勘探法、地溫法勘探法以及核法勘探法等。人們?cè)诙兰o(jì)中后期開始應(yīng)用物探技術(shù)，且物探技術(shù)在煤礦開采前勘測(cè)工作中的應(yīng)用范圍十分廣泛，可有效增強(qiáng)煤礦開采的安全系數(shù)。

1.2物探技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

當(dāng)前，主要將物探技術(shù)應(yīng)用在煤礦開采與水害治理當(dāng)中。例如，可以利用電法勘探技術(shù)與瞬變電磁法勘探技術(shù)處理水災(zāi)害；可以利用地震勘探技術(shù)、坑透技術(shù)與超波技術(shù)進(jìn)行地表與地質(zhì)結(jié)構(gòu)的勘測(cè)；也可以利用三維地震動(dòng)態(tài)解釋系統(tǒng)分析物探技術(shù)在煤礦開采中的應(yīng)用效果。

2物探技術(shù)在煤礦地質(zhì)探測(cè)中的作用

第一，在進(jìn)行煤礦開采前需進(jìn)行地質(zhì)探測(cè)，便需要利用地面高分辨二維地震勘探法、電法探測(cè)法等方法進(jìn)行地質(zhì)探測(cè)，這樣在后續(xù)進(jìn)行煤礦開采設(shè)計(jì)時(shí)便可以獲取大量的煤礦開采區(qū)域的地質(zhì)數(shù)據(jù)信息。第二，在安裝大型超千噸綜采設(shè)備之前，需要明確和控制開采區(qū)域中的地質(zhì)異常體，例如小褶曲、小斷層等情況[2]。若存在這些地質(zhì)異常體將會(huì)嚴(yán)重影響煤礦開采的效率與安全性，甚至?xí)l(fā)水災(zāi)害。而應(yīng)用物探技術(shù)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)這些地質(zhì)異常體，有利于異常體的控制與開采計(jì)劃的優(yōu)化。

3常用的物探方法與物探技術(shù)

3.1物探方法

為了解決煤礦開采中的問(wèn)題，提高煤礦開采的質(zhì)量，增強(qiáng)煤礦開采的安全性，我國(guó)在不斷研究新的物探技術(shù)，為煤礦地質(zhì)探測(cè)提供技術(shù)支持。在煤礦地質(zhì)探測(cè)中常用的物探方法有很多，按照探測(cè)空間可以將物探方法分為地面物探法、礦井物探法與測(cè)井法等。其中，電法勘探法、地震勘探法、磁法勘探法等方法屬于地面物探法；礦井物探法有電法、磁法、地震法、放射性法、巷道重力法以及紅外線遙測(cè)法等；測(cè)井法包括熱測(cè)井法、電法測(cè)井法、聲波測(cè)井法、放射性測(cè)井法以及磁測(cè)井法等[3]。按照物理場(chǎng)可以將物探法分為地震法、地?zé)岱?、磁法、重力法、電法、放射位法等。例如，重力勘探法是重要的物探方法，主要是根?jù)組成地殼的巖體、礦體之間的密度差引起的地表的重力加速度值的變化進(jìn)行地質(zhì)勘探，其理論基礎(chǔ)是牛頓的萬(wàn)有引力。而磁法勘探法也是常用的物探方法，主要是根據(jù)巖石與礦石不同的磁性產(chǎn)生的不同磁場(chǎng)進(jìn)行地質(zhì)勘探的，不同的磁場(chǎng)可以使局部區(qū)域出現(xiàn)變化，繼而出現(xiàn)地磁異常，便可以進(jìn)行地質(zhì)探測(cè)。

3.2物探技術(shù)

在煤礦地質(zhì)探測(cè)中常用的物探技術(shù)有高密度數(shù)字三維地震技術(shù)、三維地震疊前偏移處理技術(shù)等，這些技術(shù)當(dāng)中都應(yīng)用了信息技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，有效提升了物探技術(shù)的信息化水平與智能化水平。第一，高密度數(shù)字三維地震技術(shù)。該技術(shù)涉及到了多種技術(shù)，例如高密度數(shù)字三維地震采集技術(shù)、高密度數(shù)字成像技術(shù)與三維地震精細(xì)解釋核心技術(shù)等，是一種較為先進(jìn)的物探技術(shù)。其中，高密度數(shù)字三維地震采集技術(shù)具有小道距、小面元與高密度采樣；全方位觀測(cè)；高覆蓋次數(shù)；連續(xù)采樣減小采集腳??；應(yīng)用數(shù)字檢波器（如DSU3檢波器）等特點(diǎn)。相比于普通的檢波器，數(shù)字檢波器實(shí)現(xiàn)了信號(hào)接收與信號(hào)傳輸?shù)臄?shù)字化，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，在動(dòng)態(tài)范圍、抗電磁干擾、高頻響應(yīng)等方面中具有較大的優(yōu)勢(shì)（模擬檢波器與數(shù)字檢波器的振幅與相位特性曲線對(duì)比如圖1所示）。高密度數(shù)字成像技術(shù)也涉及到了很多技術(shù)，例如三維子集噪音衰減技術(shù)、全空間噪音壓制技術(shù)、全頻帶去噪及高頻信號(hào)保持技術(shù)、同相疊加技術(shù)等。三維地震精細(xì)解釋核心技術(shù)包括地質(zhì)構(gòu)造地震精細(xì)解釋技術(shù)、煤層厚度與煤層頂板巖體力度參數(shù)估算技術(shù)、煤層頂?shù)装甯凰畮c煤層瓦斯富集帶地震預(yù)測(cè)技術(shù)、煤層沖刷帶精細(xì)描述地震技術(shù)等?？傊?，高密度數(shù)字三維地震技術(shù)的小斷層識(shí)別能力相對(duì)較高。例如，在進(jìn)行某煤礦地質(zhì)探測(cè)時(shí)應(yīng)用高密度數(shù)字三維地震技術(shù)進(jìn)行小斷層識(shí)別。在斷距超過(guò)2m時(shí)，其識(shí)別準(zhǔn)確率能夠達(dá)到85.17%，但是當(dāng)斷距小于2m時(shí)，其小斷層識(shí)別能力相對(duì)較差（如表1所示）。第二，三維地震疊前偏移處理技術(shù)。三維地震疊前偏移處理技術(shù)具有多重功能，例如可以對(duì)時(shí)間偏移進(jìn)行處理，也可以對(duì)深度偏移進(jìn)行處理。首先，利用三維地震疊前時(shí)間偏移處理技術(shù)可以提高資料信噪比、振幅恢復(fù)與能量補(bǔ)償，可以進(jìn)行疊前時(shí)間偏移成像，也可以進(jìn)行疊前時(shí)間偏移之后的去噪處理。其次，三維地震疊前深度偏移處理技術(shù)的關(guān)鍵在于疊前深度偏移成像處理，在成像處理過(guò)程中需要做好高質(zhì)量疊前時(shí)間域道集準(zhǔn)備工作、構(gòu)建速度-深度模型、應(yīng)用克希霍夫積分偏移算法?？傊?，在煤礦地質(zhì)探測(cè)中應(yīng)用三維地震疊前偏移處理技術(shù)可以有效增強(qiáng)成像的準(zhǔn)確性，將橫向分辨率控制在合理范圍內(nèi)。同時(shí)，應(yīng)用這種技術(shù)也可以準(zhǔn)確反饋地質(zhì)構(gòu)造當(dāng)中的異常情況。第三，屬性本解釋技術(shù)。相比于其他技術(shù)，屬性本解釋技術(shù)的重要意義主要體現(xiàn)在可準(zhǔn)確分析地震反射波的情況，例如可以分析地震反射波的頻率、地震反射波的能力等各方面情況，從而獲取地震屬性數(shù)據(jù)體。技術(shù)人員可以利該技術(shù)獲取地質(zhì)小型結(jié)構(gòu)的剖面圖，且剖面圖的解釋精度比較高，可以為后續(xù)的煤礦生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。第四，巖性反演資料處理及解釋技術(shù)。技術(shù)人員可以利用該技術(shù)提升地震剖面的縱向分辨率，并降低地震反射波的檢測(cè)難度，從而為含水層富水情況與煤層瓦斯分布情況的分析奠定基礎(chǔ)，為后續(xù)煤礦開采計(jì)劃的制圖1模擬檢波器與數(shù)字檢波器的振幅與相位特性曲線定提供依據(jù)。巖性反演技術(shù)主要是利用已知的地質(zhì)信息與測(cè)井資料反演地震資料并進(jìn)行波阻抗資料的推算。同時(shí)，技術(shù)人員可以在波阻抗剖面上標(biāo)定通過(guò)鉆井獲取的地層變化信息，為反演出的地層波阻抗賦予地質(zhì)含義，在后續(xù)就可以準(zhǔn)確描述煤層的厚度、深度以及巖性等參數(shù)[4]。巖性反演的結(jié)果會(huì)受到多種因素的影響，例如原始資料的質(zhì)量、子波的影響、合成地震記錄的質(zhì)量以及地質(zhì)模型等。在進(jìn)行巖性反演時(shí)應(yīng)當(dāng)重構(gòu)巖性特征、對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)格化處理、標(biāo)定巖性、構(gòu)建初始模型，最終進(jìn)行三維測(cè)井約束反演。

4在煤礦地質(zhì)探測(cè)中應(yīng)用物探技術(shù)的策略

4.1在水災(zāi)害防治中應(yīng)用物探技術(shù)的策略

在開采煤礦之前，需要利用物探方法探測(cè)水文地質(zhì)數(shù)據(jù)，從而增強(qiáng)煤礦生產(chǎn)的安全性，有效防治水災(zāi)害，增加煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。物探技術(shù)在水災(zāi)害防治中發(fā)揮著重要作用。首先，技術(shù)人員可以利用物探技術(shù)探測(cè)礦井的水文地質(zhì)問(wèn)題。例如，技術(shù)人員可以利用物探技術(shù)探測(cè)開采面底板的隔水層厚度、隱藏的導(dǎo)水通道、老窖積水區(qū)的情況、含水層的富水性與陷落柱的富水性等，且探測(cè)準(zhǔn)確率比較高，可以達(dá)到90%以上。其次，技術(shù)人員可以利用瞬變電磁超前預(yù)測(cè)系統(tǒng)對(duì)開采區(qū)域前的含水構(gòu)造進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度也非常高。

4.2在地質(zhì)災(zāi)害防治中應(yīng)用物探技術(shù)的策略

煤礦地質(zhì)探測(cè)的技術(shù)手段有很多，而物探技術(shù)的效果相對(duì)較好，可以減少地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。在進(jìn)行煤礦開采時(shí)很容易出現(xiàn)礦井頂板與突水現(xiàn)象，會(huì)對(duì)采礦工作與作業(yè)人員造成威脅。利用物探技術(shù)可以有效勘測(cè)煤礦開采區(qū)域的地質(zhì)水文情況，從而掌握開采區(qū)域的瓦斯層、含水層、內(nèi)巖層、斷層等各方面情況，了解開采區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造，科學(xué)制定施工計(jì)劃。物探技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害防治中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。第一，在地質(zhì)災(zāi)害防治中應(yīng)用相干體與方差體技術(shù)。相干體與方差體技術(shù)主要是利用三維資料中的CDP電信息進(jìn)行常規(guī)抽線解釋，在解釋過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)將小斷層遺漏的情況。在三維成像當(dāng)中，技術(shù)人員分析地下斷層情況時(shí)可以應(yīng)用數(shù)據(jù)切片與透視等方式。相干體與方差體切片對(duì)斷層十分敏感，技術(shù)人員便可以利用這一技術(shù)準(zhǔn)確分析斷層的情況[5]。技術(shù)人員可以利用常規(guī)剖面圖進(jìn)行斷層的顯示或調(diào)整，之后再利用該技術(shù)進(jìn)行閉合調(diào)整，從而在地震反射層當(dāng)中分析斷層的情況。第二，三維地震勘探法在采礦區(qū)構(gòu)件機(jī)理分析中的應(yīng)用。在煤礦開采過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)突水情況，若不及時(shí)處理可能會(huì)引發(fā)煤礦安全事故。為了解決這一問(wèn)題，技術(shù)人員可以利用三維地震勘探法探測(cè)煤礦開采區(qū)域的地質(zhì)情況。在探測(cè)之前，技術(shù)人員需要充分了解煤層表面的水文狀況，并分析抽水孔數(shù)據(jù)，為后續(xù)探測(cè)工作奠定基礎(chǔ)。完成這些工作之后，技術(shù)人員可以利用該技術(shù)對(duì)煤層頂板砂巖的含水厚度以及含水深度進(jìn)行探測(cè)，同時(shí)需要探測(cè)煤層的深度、煤層的結(jié)構(gòu)變化情況，之后根據(jù)探測(cè)結(jié)果制定煤礦開采方案，增強(qiáng)煤礦開采的安全性。第三，在地質(zhì)災(zāi)害防治中應(yīng)用等時(shí)切片技術(shù)。技術(shù)人員可以利用該技術(shù)顯示某一刻三維數(shù)據(jù)體當(dāng)中包含的地震信息，從而掌握不同地質(zhì)層位的分布情況。等時(shí)切片中的水平切片上含有同相軸，其強(qiáng)度可以反映反射波的強(qiáng)度，其錯(cuò)開大小可以反映斷層斷距的大小[6]。同時(shí)，水平切片的小斷層分辨能力相對(duì)較強(qiáng)，優(yōu)于垂直時(shí)間剖面的小斷層分辨能力。

5結(jié)語(yǔ)

科學(xué)應(yīng)用物探方法可以保障煤礦開采工作的正常開展，常用的物探方法有磁法、放射位法、電法、地?zé)岱ǖ?，常用的物探技術(shù)有高密度數(shù)字三維地震技術(shù)、三維地震疊前偏移處理技術(shù)等。為了充分發(fā)揮物探技術(shù)在煤礦地質(zhì)探測(cè)中的作用，應(yīng)當(dāng)將其應(yīng)用在水災(zāi)害防治與地質(zhì)災(zāi)害防治中，為煤礦開采提供數(shù)據(jù)信息。

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作者：王澤 單位：晉能控股煤業(yè)集團(tuán)和尚嘴煤業(yè)有限公司