物探断层探查预报在煤矿生产中的应用

物探断层探查预报在煤矿生产中的应用

颜建东

身份证号：320925197907223118

摘要：目前我国对煤矿资源的需求不断增加，煤矿生产工作越来越受到重视。煤矿地质探测一直是煤矿企业的重要关注点，对物探技术在煤矿地质探测中的应用进行了详细研究和探讨。通过对不同物探技术的应用研究，发现物探技术在煤矿地质探测中还存在一些问题和挑战，希望能在实际生产应用中逐步得到克服和解决。

关键词：煤矿；物探断层；井下钻探；预测预报

引言

随着油气管道隧道工程的大量建设，隧道工程施工过程中难免会遇到涌水、突泥、岩爆、围岩大变形等诸多复杂工程地质问题，上述问题是隧道勘察工作的重点。在地形陡峭的山区，地面勘察技术手段受地形等影响，工作效率低，局部区域难以开展，且钻探获取的勘探点地质数据也难以全面反映整个隧道工程的地质体信息。因此，可获取连续的地下深部岩体地质信息的地球物理勘探成为隧道勘察不可缺少的重要技术手段。

1物探测试方法与工作布置

由于各种物探方法的应用前提不同，各有优势和局限性，单一的物探方法常难以满足隧道探测要求，两种物探方法的相互佐证可大大提高物探解译的可靠性。物探测线沿隧道中线方向布设，为有效探测隧道洞口及洞身段地质信息，物探测线的起始点和终点向隧道进、出洞口的外侧延伸，以覆盖整个隧道中线。

2断层对煤矿生产的影响

（1）断层对煤矿安全的影响。断层是岩体因受力而产生相对位移的构造运动，在断层产生时，岩体完整性被破坏，可能带来各种地质灾害。煤矿灾害中的水、瓦斯、冲击地压、顶板等往往与断层有着直接或间接的联系。（2）断层对煤矿生产的影响。断层能造成煤层完整性和连续性的破坏，严重影响煤炭的安全高效生产，主要影响有：a.影响开采区域及井田划分；b.影响矿井开拓方式的合理布置；c.影响巷道掘进量。（3）断层对煤矿资源回收的影响。影响煤炭资源储量。工作面内小断层较多时会造成局部地质损失较多；断层落差较大时，需在断层两侧预设保护煤柱，这会造成可采储量的减少，甚至出现断层过多、不可开采区域增加、损失大量煤炭资源，造成重大经济损失。

3物探断层探查预报在煤矿生产中的应用

3.1井下槽波物探探测

地球物探勘探方法多种多样，煤矿井下生产中通常采用的是地震勘探和电法勘探两类。井下地震勘探主要研究人工激发的弹性波在地层中的传播规律，解决地质构造问题。井下电法勘探主要研究煤层附近一定范围内的含水低阻异常体的发育规律。井下槽波地震是利用在煤层中激发和传播的导波的传播规律，通过仪器进行投射、反射测量，以达到探测煤层中地质异常体的目的。槽波地震探测可以有效探查古河床冲刷带、岩墙、老窑及废弃巷道、断层、陷落柱等地质异常及其他各类隐蔽致灾地质因素，具有干扰影响小、精度高、探测距离远、分辨率高波形特征易于识别及最终成果直观的优点。基工作面相关地质资料和现场实际情况，技术人员进行了充分研究讨论，以急需解决的采空区探查任务为前提，决定采用槽波反射法，结合GeoCoal槽波地震数据处理系统，经过测试计算，最终选择采用全排列的采集方案进行数据采集，以最大限度地接收有效数据。施工过程中首先按照设计打好炮眼，数据采集前按照提前标定的位置放置检波器。检波器安装在煤壁帮部的锚杆头上，并用测线相连接至数据采集主机，采集为全自动采集形式自动保存数据。上述准备工作完成后，由专业放炮人员将炸药推入炮眼并逐一放炮，孔口按要求封堵确保能量在煤层中有效传播。等所有激发点激发完成后，回收设备清理现场结束采集工作。通过对异常区域的精细处理，确定了反射界面的相对准确位置及形态，反射成像效果较好。

3.2测量地下地震波传播特征

在地震勘探中，地震波传播特征的测量和分析是十分复杂的过程。地下介质的复杂性会导致地震波传播的多路径和多次反射，地震波的传播速度和幅度变化的解释和分析也存在一定的困难。

3.3隧址区物探解译规律分析

(1)异常区的视电阻率横向明显不连续，呈低阻异常，异常区域两边的视电阻率等值线密度明显不一致，异常区近似呈“L”型或小“l”型，一般为岩性接触带引起;(2)异常区的视电阻率横向明显不连续，呈上低下高、中间低两侧高的低阻异常，视电阻率等值线密度两侧密于中间，异常区近似呈深“V”型，一般为断层破碎带或节理密集带所引起，需布置钻孔进一步验证异常区是由断层破碎带引起还是由节理密集带引起;(3)异常区的视电阻率横向明显不连续，呈上低下高、中间低两侧高的低阻异常，视电阻率等值线密度两侧密于中间，异常区近似呈“W”型，一般为岩性接触带所引起。

3.4隧址区物探工作小结

根据油气管道山岭隧道工程特点和隧址区客观地球物理条件，采取浅层地震折射波法和音频大地电磁测深法相结合的综合物探方法对隧址区进行探测。通过物探工作与地质测绘、钻孔的相互验证分析表明，基于浅层地震折射波法和音频大地电磁测深法相结合的综合物探方法可有效解决油气管道山岭隧道勘察中不同深度的地质问题。对两种物探方法的探测效果进行综合对比分析，浅层地震折射波法对中浅部分辨率较高，对隧址区第四系覆盖层厚度、基岩风化带划分、浅部断层破碎带位置确定等探测可靠性较好，但对深部复杂地质信息，如节理密集带、岩性接触带等多层介质探测可靠性较差;而音频大地电磁测深法对中深部分辨率较高，探测深度大，穿透低阻能力强，对断层、破碎带等地质构造反应明显，但对浅部地质信息探测可靠性较差。两种物探方法的综合应用，相互补充，可成为油气管道山岭隧道勘察中一种可靠的技术手段。

3.5揭示煤矿地质构造

地震勘探法可以应用于煤层厚度的测量、煤层变形的研究以及煤层裂隙、构造断裂等地质形态的探测和评价。在煤层厚度测量方面，地震勘探法借助地震波在地下介质中的传播时间和速度来推断煤层的厚度。煤层与围岩的速度差异使地震波在两者之间发生折射和反射，通过分析地震波到达时间和振幅的变化，可以对煤层厚度进行精确测量。

3.6钻探探查验证

根据工作面槽波物探成果圈定的采空区边界，矿技术人员编制了专项探查设计，设计验证钻孔重点对越界采空区边界范围及采空区内是否积水进行了验证，钻孔下设地质套管、孔口安设止水闸阀以防采空区可能积水通过钻孔导出威胁安全。矿井在运输顺槽、回风顺槽、上提回风顺槽针对越界采空区分别设计施工了4组探查验证钻孔。经槽波物探验证钻孔及回风顺槽掘进超前探查钻孔探查验证，累计施工钻孔31个，钻尺1781m，所有钻孔均穿透采空区且未钻孔无出水异常现象，通过钻探探明了小煤窑越界采空区范围。

3.6综合分析与判定

直流电测深和音频电穿透对工作面底板下的含富水异常分布情况进行了探测，直流电测深和音频电穿透两种方法在各自平面异常图或断面异常图中各发现了含水低阻异常区域。根据地质资料进行综合分析判定，在断层与陷落柱的影响下，矿井不同深度的含水区域在垂向上具有局部联通的可能性。

结语

断层的合理准确预测预报可以提前采取措施，避免地质灾害，提高煤炭资源回收率，保障生产安全。煤矿在早期的勘探阶段做了大量的物探工作，查明了部分落差较大的断层，在煤矿生产时要对物探断层参数的准确度进行核实，做到准确预报。

参考文献

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[2]张建民.断层预测在煤矿生产中的应用[J].山西煤炭，2013，33（11）：60-66.

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