井下物探

井下物探（精选4篇）

井下物探 篇1

摘要：井下物探是煤炭采集工作安全保障的前提, 它能够避免矿工进入存在安全隐患的煤矿中工作, 帮助其在进入煤矿工作之前, 对整个煤矿内部的情况与信息进行了解。本文从井下物探技术在煤矿工作中应用的特点、内容、类型等多方面, 对其存在的不足之处与相应解决途径进行了简要的分析和探讨。

关键词：煤炭采集,矿井作业,井下物探,技术水平

井下物探技术相比起地面物探技术而言, 在其多个不足的方面都进行了一定的改进, 为了使这些问题逐一地得到解决, 相关学者的深入研究与井下物探技术实际应用的增多, 都为我国井下物探技术更好地应用于煤炭采集工作起到了很好的推动作用。发展到目前为止, 我国煤炭采集工作中所应用到的井下物探技术, 主要包括探构造与探水这两大类型, 它们分别是对煤矿内部的地质信息与水文地质信息进行勘探的技术类型。

1 当前国内应用的几类主要的井下物探技术

1.1“借道超前”技术

所谓“借道超前”技术, 主要指的是在瞬变电磁技术的应用基础上, 对煤矿内部的巷道进行勘探工作, 从而获取该巷道内相关的信息和情况。在煤炭采集工作中应用到此项井下物探技术的时候, 其工艺要点主要是要确保从多个方面的角度对巷道进行勘探, 这样才能够帮助相关分析人员对其具体情况的准确性进行确认, 而该类技术重点勘探的对象则应该是巷道的各个侧方。

1.2 电法探测技术

在相关工作人员对煤炭采集工作前期进行井下物探工作的时候, 当煤矿内部巷道呈长段直线形态时, 工作人员就可以采用电法超前的探测技术来完成煤矿内部巷道的勘探工作。其优势上主要体现在它没有较高的煤矿巷道环境要求, 能够对巷道内构造中没有含水的部分, 发生一定的反应, 但其探测信息准确性过低的劣势, 限制了它应用范围空间的大小。

1.3 瞬变电磁技术

瞬变电磁技术是整个地探技术中最基础的一类, 在井下地探技术中同样如此。该项技术在我国所有煤炭采集工作井下物探技术的应用当中, 应用的范围最为广泛, 这主要是因为瞬变电磁技术能够在真正意义上, 使煤矿内部巷道情况的立体勘探方式得以实现。不过瞬变电磁技术在探测环境方面, 则有着更加高的要求和条件, 瞬变电磁技术不能够准确地对不合水构造进行反映, 这就为该项井下物探技术的准备工作增加了一定的难度。所以, 瞬变电磁技术一般应用在要求较高、较为严格, 且资本较为充裕的煤矿中, 进行煤炭采集的井下物探工作。但作为当前国内煤炭采集工作应用范围最广, 准确性最高的井下物探技术, 瞬变电磁技术既可以对地质性的煤矿巷道进行勘探, 又可以对水文地质性的煤矿巷道进行勘探, 当瞬变电磁技术应用于煤矿巷道的底板探测工作当中时, 它就会有更高的工作效率, 并且有着更好的技术效果。

1.4 治理煤矿突水事件

突水事故是较为常见的一种安全事故, 它会对煤矿产生一定的影响, 由此, 治理煤矿突水事故的探测技术也得到了相关研究人员一定的研究和探讨。一般而言, 在煤矿发生了突水事故之后, 钻孔注浆封堵技术是治理这一事故中, 煤矿应用得最为广泛的一种。当对发生突水事故的煤矿顺利进行封堵之后, 便需要应用到瞬变电磁技术来对煤矿内部情况进行实时监测, 以确保工作人员随时了解煤矿内部巷道的动态信息。

2 提升井下物探技术水平的有效途径

2.1 加强各部门的工作联系

在煤炭采集工作应用到的井下物探技术, 它包含了多个工作部门与环节, 要使这项系统性的工程得到技术水平上的提升, 加强内部各部门之间的工作联系, 也是重要的基础部分。由于煤矿内的环境较为复杂, 所以只有让多个部门之间都明确认识到自身的职责所在, 并且加强各自之间的联系, 互相帮助, 才能够顺利地完成对煤矿内部情况的井下物探工作。

2.2 提高勘探结果的准确性

我国的井下物探技术, 在对煤矿巷道内部断层的具体情况进行信息的采集工作时, 总是不能够准确地对其进行勘探, 而要想整个煤炭采集工作中的煤矿井下物探技术水平得到一定程度上的提升, 就必须要提高所勘探到煤矿内部情况与信息的准确性, 所以, 该方面技术水平的提高是我国煤矿井下物探技术水平得到提升的重要基础部分。

2.3 深入研究和开发井下物探的工作设备

在一项工程的施工工作过程当中, 所需要用到的施工设备对其整体水平和效果也有着十分重要的影响。由此可见, 我国需要深入研究和开发井下物探工作所需要用到的相关设施设备, 为实际的井下物探技术应用提供优秀的设备基础支持。这些需要进行的施工设备研发工作当中, 具体还包括通信方面的设备研发, 也就是能够帮助煤矿地面指挥人员与煤矿井下工作人员进行联系与信息沟通的设备开发, 它在煤矿采集工作中是有着重要作用的关键部分, 因为地面上与煤矿井下的联系对提高煤炭采集的工作效率, 避免安全事故的发生等方面, 都起着十分关键的作用。

2.4 总结实践中的经验与教训并以此为鉴

由于过去我国在煤矿井下物探技术方面处于刚起步的发展阶段, 存在着多个方面的不足, 所以有大量的实践经验与教训值得我们反思与学习。这些丰富的实践经验, 不仅可以帮助相关的操作人员, 深入对煤矿井下物探技术工作方面的了解与认识, 而且还可以帮助相关操作人员在实际的技术应用工作中更为严谨, 为煤矿中的后期工作提供更加准确的信息分析工作。

结语

我国的煤炭井下物探技术尚处于起步阶段, 在技术水平方面仍然存在着许多的不足之处, 这些都是煤矿工作中需要解决的问题。针对当前我国煤炭井下物探技术的应用, 不仅需要在相关的技术水平方面需要得到进步与提升, 相关工作人员需要提高自身的专业技能与素养, 相关的井下物探施工设备设施也要得到进一步的发展, 由此才能为我国的煤炭采集工作, 提供更加全面的井下物探技术。

参考文献

[1]程建远, 石显新.中国煤炭物探技术的现状与发展[J].地球物理学进展, 2013 (08) :20-25.

[2]李玉宝.煤矿井下物探技术发展回顾与展望[J].中国矿业, 2012 (08) :450.

井下物探 篇2

尽管不断有各种新能源的开发与出现, 但煤炭在中国能源领域的地位依旧未动摇, 作为中国的主要能源, 煤炭行业生产安全问题一直以来是大众所关注的问题, 就目前中国煤炭行业的发展态势来看, 该领域的生产安全问题还是处于很严峻的状态。尤其是在煤矿巷道掘进过程中, 如果遇到地质条件较差的情况, 如破碎带、熔岩、山体易碎地带等条件的地质都会给巷道的掘进带来一定的安全隐患, 类似状况也是煤矿重大事故的重要原因之一。煤矿资源越来越少, 为了满足生产生活的需要, 不得不向更深层次去挖掘, 造成煤矿挖掘越来越深的现象, 越往下, 地质结构越复杂, 对安全生产构成的威胁就越大。因此做好提前预报和及时防治, 进行高效超前探测工作在现代煤矿的开采中变得十分有必要。目前, 煤矿井上物探工作的方法已经满足不了煤矿对安全的要求, 所以要采取多种途径进行井下物探作业。综合探测办法, 将各方面进行综合分析解释。

1 煤矿井下超前探测技术概述

如今比较广泛使用的井下物探的方法主要有:瞬变电磁勘探、直流电法、电磁波技术、雷达技术、钻孔测量温度法等。本文简单概述两种基本的物探发法。

1.1 电波探测法

弹性波理论是电波探测法的基本理论基础, 该技术方法在对矿井地质构造的超前探测具有很好的作用, 它这方面的特点就是探测得到的结果精度高, 探测对象具有极高的针对性, 该类技术主要包括:瑞利波、巷道地震超前预测技术 (TSP) 等不同的具体技术。第一种瑞利波技术, 瑞利波技术的应用原理是借助于煤矿井下煤层与周围岩石的波阻抗力差来对分层界面的特征, 继而分析断层的出现位置。在煤矿巷道掘进前方大于80 m的范围内, 瑞利波技术都能够有效进行探测作业, 探测的主要对象有:前方地质断层, 一定地区的质地断裂带, 煤层无故变薄等。再简单介绍第二种井下探测技术, 巷道地震超前预测技术, 该技术的运用原理是反射地震勘探技术, 运用这反射地震勘探技术, 对巷道波场进行分析, 分析结果以一维波动理论进行解释, 继而能够比较好地对工作前方的断层位置特点进行探查, 给开采工作提供有效的参考资料。该技术在运用过程中受煤层顶部、底板及侧邦异常情况的影响比较大, 所以对掘进现场的实际条件要求比较高。

1.2 电磁法探测技术

煤矿业井下物探技术中的矿井电磁法探测技术使用的基础是, 煤岩体的电性差异, 由于电性差异在水中表现异常明显, 所以该技术对含水异常地质的探测十分有效, 所涉及到的方法主要有:直流电方法、地质方面的雷达、瞬变电磁探测等[1]。矿井内使用的地质方面的雷达技术, 在地质均匀的高阻体中其效果体现得较为明显, 对均质高阻体中探测的巷道十分有效, 在含水异常及工作前方地质异常方面作用显著。但该技术的运用也在一定程度上存在不足之处, 具体来说, 就是煤矿井下如果煤的电阻较低, 煤层较多, 就导致高频电磁的力度减弱, 使得探测到的距离没有预想中的远, 相对于其它技术来讲过短。煤层电性的差异是矿井中直流电探测法的基础, 依据探测掘进工作前方120 m范围内岩石阻力的不同变化, 来对地质的换水状况、断裂状况及易碎地带的特点进行分析。也可以通过探测煤层巷道的顶端和底端隔水层的厚度, 继而检验注浆的后续效果等。瞬变电磁法, 顾名思义是运用电磁效果对煤矿掘进前方的地质进行勘测。

2 煤矿井下超前探测技术的实际运用及出现的一些问题

瞬变电磁法、高密度电法、瞬变电磁探测技术、高密度电法探测技术等在实际煤矿掘进工作中的不断运用, 取得了一定富有成效的效果, 大大降低了巷道前进方向因不了解地质情况所带来的危险性。但该技术在中国的推广和运用仍然存在一定问题, 就所存在的问题进行了简单介绍。

2.1 技术层面

煤矿井下综合物探超前探测技术对技术水平的要求很高, 需要操作人员高度掌握相关的专业知识, 并对操作设备进行全面了解和熟悉, 还需要具备分析所得数据的能力[2], 将所得到的数据进行具体分析, 得出一定结果, 把结果以通俗易懂形式表现出来, 并根据所分析出的结果制定相关策略。但目前的问题是, 中国这样的相关人员很少, 具有如此全面知识并能灵活运用的更是少之又少, 有些专业人员并不重视新技术的不断更新学习, 只停留在自己的经验领域, 跟不上现代煤矿技术的发展要求。中国高新技术不够发达, 对相关领域的专业知识、前沿技术的创新力度不够, 一些前沿高新技术只能从国外引进, 造成了煤矿井下综合物探超前探测技术受到国外技术引进的制约, 这直接影响到超前探测技术在中国煤矿井下综合物探方面的应用与推广。

2.2 制度层面

煤矿井下综合物探超前探测技术的运用和推广需要一个条件良好的制度平台, 目前国内煤炭行业对这方面已经有所关注, 并制定了一些相关规范、措施, 但相对于煤矿探测技术的发展来说是远远不够的。设备的运用没有严格标准, 造成了在购置设备时, 因利益诱惑, 出现购置不合格设备的现象。没有形成相关责任问责制度, 出现问题后相互推诿, 没人能够明确负责, 导致一些相关人员因没有制度的约束而在进行井下综合物探超前技术的使用过程中, 不严谨, 工作态度涣散。相关管理部门也因为没有一定制度的制约而不注重这方面的工作, 导致从管理层面上就开始有问题出现。

2.3 资金层面

煤矿井下综合物探超前探测技术的实际运用需要一定资金支持, 目前中国新能源不断运用到实际生产、生活中, 煤炭矿井中的煤炭也逐渐减少, 使生产企业不得不加深煤炭矿井的开采深度, 这就造成了生产成本的增加, 无形中增加的生产成本使得煤炭生产企业尤其是规模较小的企业没有剩余能力去运用高科技的设备和技术。政府部门由于加大新能源的开发和运用, 对有一定污染性煤炭企业的支持力度减小, 这也导致目前煤矿企业缺少运用和推广煤矿井下综合物探超前探测技术所必须的资金。

3 结语

煤矿井下综合物探超前探测技术的运用, 是一项系统工程, 不是简单孤立的某一项技术, 具有一定先进性, 但要做好这方面的工作并非一件简单的事情[3], 需要由很多部门、多个环节、多个方面的全力配合。而且多种水文、地质问题的勘探不是仅靠此类技术就能够完成的。超前探测技术的综合运用在煤矿开采领域会得到广泛推广, 煤矿井下作业在超前探测技术的帮助下, 其安全性会进一步提高。该类技术的运用规范也会越来越健全, 在不断运用和发展过程中, 其技术会逐步更新, 为现代煤矿井下作业的安全性提供良好技术保障, 科学技术的进步也会为煤矿井下综合物探超前探测技术的进一步发展提供有效条件。

摘要：通过对煤矿井下超前探测技术的概述, 超前探测技术的实际运用及过程中出现的一些问题, 对进一步加强煤矿井下超前探测技术的运用提出了一些解决策略。

关键词：煤矿井下综合物探,超前探测技术,运用

参考文献

[1]孙二峰, 郭峰伟.瞬变电磁法在煤矿井下探水中的应用[J].技术与市场, 2011 (9) :12-14.

[2]王朝祥, 张维, 宁甲旭.物探方法在某矿山尾矿库稳定性评价中的应用[J].有色矿冶, 2012 (5) :37-38.

井下物探队发展现状及构想 篇3

关键词：地质工作,构造,含水带,陷落柱,井下物探

1、井下物探队现状

1.1 井下物探队配置的仪器

1.1.1 W K T-E型无线电波坑透仪

无线电磁波坑道透视技术 (简称坑透) 是煤矿回采工作面构造探测的主要手段, 该方法是利用煤岩体对电磁波吸收的物理差异性, 将探测异常段在回采工作面中圈出, 称为异常区, 是目前较为成熟的物探方法之一, 如图1。

W K T-E型无线电波坑透仪是一款本质安全型矿用仪器, 该仪器设有0.3MHz、0.5MHz、1.5MHz三个频段, 分别应用于不同条件工作面的坑透工作。由于无线电波在介质中传播时具有衰减性, 因此探测时工作面较宽, 煤层较薄时, 电磁波将无法穿透整个工作面, 目前探测过的工作面最大面宽260m, 最薄煤厚0.9m, 均取得成果。

井下物探队从2010年7月份正式开始全面接手集团公司内部各生产矿的坑透工作, 截止2011年8月底已完成46个工作面的探测, 由于工作面的验证周期较长, 因此只能从2010年探测的工作面来看, 已回采验证的有8个工作面, 共35个异常区, 回采验证完全吻合的有26个, 准确率达74%。

目前坑透技术主用应用于探测地质构造破坏软分层带、直径10m以上的陷落柱、断距大于三分之一煤厚的断层、顶板垮塌或富集水的采空区、煤层厚度及产状变化带、夹矸厚度变化带、火成岩侵入体等。

1.1.2 YCS40 (A) 型瞬变电磁仪

瞬变电磁技术是 (简称TEM) 是一种时间域的电磁探测方法, 利用电流脉冲激发供电形成电磁涡流场, 通过观察涡流场的变化反演出煤岩体的富水性, 为矿井防治水工作提供物探依据, 如图2。

YCS40 (A) 型瞬变电磁仪是一款矿用本安型产品。该仪器采用多匝式小线框, 边长2m, 发射接收回线重叠, 便于发射接收同步进行, 仪器设有4个频率, 分别为8.3Hz、25Hz、75Hz, 125Hz。瞬变电磁法数据处理软件能对现场采集数据进行32~2048次叠加计算, 提高了信噪比, 利用其定向性, 可以对工作面顶板、底板、顺层等方向进行全空间探测。

截止2011年8月底, 瞬变电磁法已独立开展57次, 根据已验证情况来看准确率达到75%。瞬变电磁目前主要用于掘进巷道前方富水性超前探测与评价、工作面顶板 (底) 板富水性探测、回采工作面老空水探测等工作。

1.1.3 YD32 (A) 型、FDG-A型直流电法仪

直流电法勘探是以煤、岩层的导电性差异为基础, 通过人工向地下供入稳定电流, 观测大地电流场视电阻率值分布规律, 从而确定岩、矿体物性 (如贫、富水区域) 的分布规律或地质构造的特征, 目前该方法被广泛的应用于煤矿井下水文探测、导水构造调查等方面 (如图3、图4) 。

根据探测目的不同, 直流电法装置工作形式有多种, 井下通常使用的有对称四极测深装置、三极测深装置和单极超前探测装置。

FDG-A型直流电法仪是一款用于测深的电法仪器, 它利用四极测深原理, 一次性布置64根电极, 采用工控微机技术, 一次性数据自动采集, 相对于传统电法勘探具有操作简单、高效快速的特点。数据采集后导入RES2DINV软件进行处理, 最后得出探测地段的视电阻率值反演剖面, 反演图形直观、可靠、通俗易懂。

YD32 (A) 型直流电法仪是用于三极测深及单极超前探测的电法仪器, 目前主要应用于电法超前探测。矿井电法超前探测在全空间条件下建场, 使用全空间电场理论, 研究掘进头前方地层电性变化规律, 预测前方含、导水构造的分布和发育情况的电法探测新技术, 在现场采用点电源三极装置进行数据采集工作。超前距离100m, 布设好32根电极后即可进行一次性数据采集, 数据处理使用专用的解释软件直接成图, 亦可用surfer软件对数据进行校正、对反演图形进行编辑。

截止2011年8月底, 直流电法共进行19次井下探测, 准确率为71%, 由于直流电法超前探测遵循球壳理论, 针对全空间探测, 因此目前国内诸多物探专家对这一理论存有异议, 因此我们自主设计制造了直流电法土槽实验设备, 开展实验5 0余次, 通过分析大量的实验结果发现该方法存有诸多较难解释的问题, 因此仍需要继续思考、研究, 目前在井下使用效果尚可。

直流电法主要用于探测矿井突 (导) 水通道、巷道底板有效隔水层厚度、含水层厚度及其富水性分布规律;工作面带压开采条件物探评价及工作面探放水孔位置选择;工作面底板注浆效果检测;老窑积水区探测;陷落柱及其富水性探测等。

1.1.4 K J H-D型防爆探地雷达

探地雷达 (Ground Penetrating Radar, 简称GPR, 又称地质雷达) 探测法是近几年在我国矿井下开展的物探新技术, 其原理是发射定向脉冲式高频电磁波, 依靠目标体和周围介质之间的电性参数差异, 造成高频电磁波发生反射回波, 通过对仪器接收的反射回波分析来区分不同的介质和目标体, 如图5。

KJH-D型防爆探地雷达是一种用于确定地下介质分布的光谱 (1MHz~1GHz) 电磁技术, 该技术采用无损探测, 现场探测快速经济, 仪器采用一体化主机设计, 分离式天线, 操作方便, 工作方法多样。该仪器配有1m和2m的两款天线, 对应频率分别为100 MHz、50 MHz, 1m的天线可超前探测5~30m, 根据迎头条件选择50MHz天线探测距离可增大至50m。资料处理软件操作简单, 测量结果彩色显示, 直观准确易于解释。

截止2011年8月底, 地质雷达共进行35次井下探测, 准确率为62%。该方法由于发射高频脉冲式电磁波, 因此巷道金属物体、迎头平整度对其影响较大, 在现场探测要求较高, 这就需要有关单位配合施工, 随着经验的积累将不断提高探测的有效性、准确性。地质雷达探测主要以煤巷探测为主, 探测煤层中构造带, 另外对于煤层中的金属物体探测效果较好, 如掉钻钻孔探测、遗留金属物探测等。

1.2 井下物探目前存在的问题

多种物探手段的开展可以基本解决矿井的生产需要, 但是整体来说还存在这许多问题, 有待进一步研究提高, 如确定较宽、较薄工作面内局部煤层缺失带分布规律、定量超前预测掘进巷道前方灾害性地质构造、定量预测采空区位置及其含水性、提前预测煤与瓦斯突出灾害性地质构造的空间位置, 另外物探仪器普遍具有探测距离短、分辨率能力不高、方法实验多理论研究相对较少、资料解释定性的多定量解释的少、理想化理论多具体问题理论少、不同的方法还没有形成相应的技术规范等。

1.3 目前开展的创新工作

井下物探队成立以来针对各类仪器的实际应用工作, 对物探仪器及方法进行改良, 以满足现场的实际需求。

1.3.1 针对坑透工作时间长, 对生产影响大的问题, 我们对坑透方法进行创新性改进, 采用双巷并行交替式定点透射法, 缩短40%的工作时间。

1.3.2 为了有效利用工作面坑透时的停电时间, 我们开展了瞬变电磁与坑透同步施工的相关实验, 找到二者相互影响的规律, 开展坑透与瞬变电磁同步施工法。

1.3.3 充分利用废旧器材, 创新性的自主设计了直流电法土槽实验, 整个实验节省了数十万元的外购经费, 并首次设计实施了直流电法超前、测深探测的多功能土槽实验箱, 为探讨研究直流电法全空间探测的可靠性提供了大量数据。

1.3.4 针对地质雷达探测距离短的问题, 首次在顾北等矿使用接发收频率为50MHz的长天线, 将探测距离增加到50m。

1.3.5 对于各仪器进行了局部改良, 如坑透接收机背带设计、瞬变电磁线圈角度控制器、直流电法接线头改良、自制雷达天线间距控制板等, 使得实际生产应用更加方便快捷。

2、井下物探队未来构想

物探的理论基础正在不断更新, 由声波到弹性波、由单相介质到多相介质、由各向同性到各向异性、由均质层到非均质层等新的研究方向逐渐受到重视, 随着理论基础的更新, 物探仪器与方法也在更新换代, 因此对井下物探队来说, 需要不断发展壮大才能满足煤矿生产的需要。从以下几个方面来阐述未来发展的构想

2.1 开展槽波地震探测

根据实际工作经验, 总结经验, 发现回采工作面煤层较薄、采面较宽或者煤层潮湿时, 容易导致坑透天线发射的无线电磁波无法穿透工作面, 仪器不能正常采集数据, 回采工作面内构造探测不清。槽波地震勘探 (简写ISS) 是地震勘探中的一个新的分支, 槽波是由煤层中激发的地震波在煤层中传播时被煤层顶底板反射并相互干涉而形成的一种特殊的弹性波, 利用槽波在煤层中传播速度的差异性, 划分出工作面的构造异常区域。

槽波地震探测有穿透工作面距离大、不受水文异常影响等特点, 目前应用最多的是德国生产的SummitⅡEx型防爆槽波地震仪, 但是其设备多 (大量的检波器、连接线) , 操作复杂 (在煤层中放炮) , 需要大量的人力物力, 施工不便。我国现有一些科研院所正在研制槽波地震勘探仪器, 改进了德国产槽波地震仪的笨重、施工不便等缺点, 采用无线传输等新技术, 一旦研制成功可以将槽波地震工作在煤矿中推广开来, 我们将积极引进作为无线电波坑道透视的补充, 彻底解决个别坑透透不过去的回采工作面的探测问题。

2.2 地质超前探

目前煤矿井下普通生产巷道迎头断面<4m, 新鲜断面则在2m左右, 地质雷达在施工地质超前探测过程中需要迎头平整断面>1.5m, 但是探测距离仅有5~30m, 如果需要增大探测距离至50m, 则需使用2m的探测天线, 迎头断面>2.5 m。这也是制约地质雷达超前探测的主要问题所在, 相对于日掘进十几米的煤巷来说探测距离30m或50m就显得太短, 且2m的天线在迎头往往伸展不开, 采集数据不理想。

目前各科研单位正在研究大距离地质雷达超前探, 对于远距离地质构造探测的物探方法亦可采用井下地震波超前探测技术, 该方法目前已在各矿展开试验, 且部分科研单位已研制出相应的设备, 但其应用效果还有待验证。

2.3 长距离瞬变电磁

瞬变电磁探测技术在生产应用中效果明显, 因此过渡场法 (瞬变电磁) 这一理论已经得到验证, 目前也成为矿井物探的主攻方向。井下物探队所使用的瞬变电磁仪有效探测距离<100m, 为了提高探测的准确性, 对较宽的回采工作面内水文状况进行探测, 采用瞬变电磁长距离透视技术, 可以对其进行双巷探测, 可以实现对工作面的富水性探测快速化、高效化;长距离瞬变电磁探测可以与电法探测效果进行相互验证;在井下巷道进行长时间探测时, 一台仪器的工作时间不能保证工作一次完成, 因此购买1台长距离 (探距>150m) 瞬变电磁仪, 可以极大提高井下物探工作的有效性。

3、结语

淮南矿业集团井下物探队属于井下物探发展的一个新模式, 那就是将物探工作专业化、标准化、精细化, 并与地质、生产实践充分结合起来。井下物探队成立一周年的时间里, 几种物探方法均有所发展, 笔者通过总结经验, 开阔性地提出问题, 确立好目标, 规划出井下物探队的未来, 为了将井下物探事业拓展开来而不断努力。

矿井物探未来的发展将取决于引入新理论、新方法和广泛应用高新技术 (近年来, 分形技术、小波理论、模式识别、反演方法、预测理论等许多方面有了新的发展, 为矿井物探技术发展提供了新思路、新方法、新模式) , 强化与其他学科 (如:矿井地质、水文地质、计算机、数学地球物理方法、地理信息系统等) 的交叉和渗透。今后还需突出研究与煤矿有关的、支撑物探技术的物探基础理论、方法和高产、高效、安全开采煤炭生产的地质保障体系。矿井物探技术将越来越成为煤矿现代安全生产的“CT”或“B超”, 会有力地推动煤矿安全技术、开采技术的进步。

参考文献

[1]吴有信, 王琦.煤矿井下采区地震勘探技术现状与思考[J].煤炭科学技术, 20 10年01期

[2]王典.地震勘探几种数字新技术及其应用[D].吉林大学, 2006年

[3]韩芳.基于D S P的电法勘探的分布式数据采集系统[D].安徽理工大学, 200 6年

[4]白登海, 何兆海, 卢建, 等.地下全空间瞬变电磁法及在煤矿水害预测中的应用[A].见:第六届中国国际地球电磁学术讨论会论文集, 2003, 283～284

井下物探 篇4

1 煤矿地质灾害的物理特性分析

在煤矿的开采中, 煤层与其底层的地板层之间在岩性和密度方面存在着很大的差距, 这种情况下就会产生区域可连续追踪的地震反射波, 但是陷落柱以及采空区等地质灾害会影响到这种连续性, 按照相关的三维地震资料判断分析, 可对发射波的中端、扭曲及频率等来识别煤层构造和异常体, 如下图[1]:

经过对观测对象之间的电性差异的观测, 可以研究水文地质问题等物性依据, 由此观测可以得出, 煤矿底层的岩石会因为裂隙、湿度等的增加, 发生电阻值的下降情况, 除过这一情况外, 煤层中由于不同矿化度下水分的原因, 也会使得种类不同的岩石在水分含量相同的情况下, 电阻率会出现明显的不同, 而断层以及采空区等的电阻值则与其本身的大小及含水饱和度有关, 根据有关研究表明, 含水断层的电阻率远小于周围不含水围岩的电阻率。

在地底煤层的地质灾害方面, 陷落柱会破坏煤层的连续性, 一定程度上会引起后续矿井水患的发生, 不利于煤矿井下生产的安全进行。煤田陷落柱的形成与奥陶系灰岩岩溶存在一定关联, 在岩溶裂隙的扩展和发育过程中, 重力作用下地层会发生塌落下沉现象, 打乱了正常的地层沉积层的顺序, 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、放射性等物性差异。在进行煤炭的井下生产时, 煤层的采区会因岩体的垮落破碎发生电阻率的增大现象, 在其完全充水的情况下, 水体实现了对采空区和冒落裂隙带的全面填充, 这时的电阻率会因在岩体破坏区而发生明显地降低现象, 但是, 不含水时的正常岩层中裂隙发育情况下, 其电阻率会相应增大, 反之, 含水时则降低, 所以, 为了更好地进行岩层结构状态和含水状况的探究, 可以通过探测地下岩层的电阻值的变化来实现, 具有一定的可操作性。

2 常用的物探方法及应用分析

2.1 可控源音频大地电磁法

通过利用接地水平电偶为信号源而形成的电测探测法, 被称为可控源音频大地电磁 (CSAMT) , 此方法采用了大功率的人工厂源, 穿透能力较强、信号稳定且信噪比较高, 为了更好地进行对其的使用, 在估计探测深度方面可以使用公式 , 由此得出, 深度与频率的平方根成反比, 与电阻率则成正比关系, 在频率不变的前提下, 电阻率决定着探测深度的大小, 与天然场源相比, 可控源音频采用人工厂源激励, 会产生一些诸如近区效应、厂源附加效应等影响因素, 一定程度上强化了异常的复杂性, 增加了异常解释的难度[2]。

2.2 采区三维地震勘探

利用炮点和接收网灵活组成面接收技术获得数据网点所需覆盖次数, 这就是三维地震了解地下地质构造情况的运用, 其本身具有高密度的数据采集和准确空间成像和归位的特点, 提高了对地下地质构造复杂多变地区勘探的精确度, 通过运用此技术, 可对采煤的合并带、分叉以及冲刷缺失带等进行合理及时的预测, 对采煤厚度的变化等也可以进行很合理的解释, 更可以用来进行主要可采煤层的地下露头位置的查明, 对主要采煤层的自然火烧区范围进行严格的圈定等等, 以方便后期采煤生产工作的进行等等。

2.3 瞬间电磁法

在一次磁场的间歇期间利用不同回收二次感应磁场, 利用一不接地回线发射一次磁场, 这就是对瞬间电磁阀的利用, 该二次电磁场是由地下良导体因为激励作用二引起产生的非稳磁场, 此方法具有信息丰富、工作效率高以及探测深度大等等优点, 基于涡旋场在大地主要是以扩散的形式进行传播的现状, 一定程度上会消耗电测能量直接在导电介质中的传播, 又因为源下面的局部是其的分布范围, 使得较低频部分传播的深处, 而且在范围方面也一直在扩大, 其探测下的深度与覆盖层电阻率以及磁距以及最小可分辨电压息息相关。

2.4 井下三维电法勘探

这是基于点电源电场理论而发展出的一种探测方法, 在具体的实施中采用高密度电法仪的探测方法测量一圈工作面巷道, 进而根据观测到的数据等来进行工作面底板视电阻值的计算, 也可以进一步形成对三维成像的解释, 对煤层附近的低阻富水区进行预测。以山东一煤矿开采单位的实施为例, 曾探测带工作底板以下280m, 可运用此方法很好地进行工作面的超前预报, 然而在后续的三维数据分析表明, 应与地层状结构相符的视电阻率分布却被扭曲成求球面层状节后, 这就说明, 地质规律与探测结果不相符, 也使得其探测分辨率不高, 所以要在后续的探测中, 重新建立数学模型, 进而形成本地区适用的地球物理探测方法, 更好地推进煤矿井下的安全生产。

2.5 音频电透视

根据电源电场理论形成的音频电透视是一种常用的探测方法, 类似于无线电抗透, 用于探测工作面底板一定范围内的低阻腹水异常, 经过大量的实验探测, 发现每次都预报多处异常, 但没有捕捉到任何灾害异常, 这就需要相关的实施单位, 应深入了解其探测原理, 对核心技术进行良好的掌握, 进而促进煤矿地下生产的合理进行, 为我国的煤炭资源的勘探开采作出重大的贡献。

3 结束语

总上所述, 物探技术在煤矿井下生产中的应用是一项复杂的系统性工程, 需要相关的管理人员和技术人员共同来完成, 并针对不同的地质结构和物性条件等因素使用不同的探测方法, 准确地预测煤矿的地质现象, 经过对探测数据的整合研究分析, 及时有效地进行相关的地质灾害的预防, 进而更好地推动煤矿井下生产的进行。

摘要：本文将从煤矿地质灾害的物理特性进行分析, 对煤矿井下生产中对物探技术的应用进行研究。

关键词：煤矿,井下生产,物探技术,应用

参考文献

[1]朱文涛.综合物探技术在煤矿防治水中的应用[J].内蒙古煤炭经济, 2012.