吳琳麗

摘 要：自從我國進(jìn)入到21世紀(jì)以來，國家快速發(fā)展，而在這發(fā)展中對于資源的需求快速增加，煤炭資源也是其中之一。我國當(dāng)前的原煤產(chǎn)量較多，2018年，全國原煤產(chǎn)量完成36.8億t，同比增長4.5%。煤炭地質(zhì)工作不僅能夠保障煤礦開采的安全性，而且還貫穿在煤炭資源勘查、煤礦設(shè)計、煤礦開采與利用的各個環(huán)節(jié)當(dāng)中。但是因為我國煤炭開采難度日漸增大、煤礦開采深度不斷提升，導(dǎo)致煤礦開采工作面臨高瓦斯、高水壓、高地溫、開采條件復(fù)雜等諸多問題，這也為地球物理探測技術(shù)實施帶來了較大挑戰(zhàn)。本文將針對煤礦地質(zhì)保障中地球物理探測技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：地球物理;探測技術(shù);巖土工程

引言

槽波地震勘探是現(xiàn)階段全世界礦井地質(zhì)探測應(yīng)用十分廣泛的一種地球物理探測技術(shù)，該技術(shù)應(yīng)用時在探測巖層中激發(fā)地震波，而地震波在向四周擴(kuò)散的過程中遇到介質(zhì)后會出現(xiàn)能量反射，從而造成能量干涉，特別是在遇到斷層、陷落柱等地質(zhì)異常區(qū)域時，地震波槽波狀態(tài)與能量衰減程度會出現(xiàn)變化，通過對這些變化的分析便可解釋地層中存在的地質(zhì)異常[1]。因槽波地震勘探具有探測精準(zhǔn)度高、探測距離遠(yuǎn)、抗干擾性強等諸多優(yōu)點，長期以來一直受到煤礦企業(yè)的青睞，在各大礦區(qū)有著廣泛的應(yīng)用。

一、工程概述

A礦年設(shè)計生產(chǎn)能力為5.0×106t，主采煤層為山西組3#煤層，但隨著礦井生產(chǎn)的持續(xù)進(jìn)行，礦井回采深度及回采中遇到的地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜程度均呈現(xiàn)不斷增加的趨勢。9102作業(yè)面是礦井現(xiàn)階段主采作業(yè)面，在回采過程中借助有效的超前勘探技術(shù)探明回采范圍內(nèi)的地質(zhì)異常區(qū)域，有助于更好地指導(dǎo)生產(chǎn)，避免安全事故的發(fā)生，為礦井綜合效益的提升提供有效保障。

二、礦山地質(zhì)保障中地球物理探測技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

（一）空采區(qū)隱患較大。

上世紀(jì)八十年代受到“有水快流”政策影響，導(dǎo)致遍地小煤礦現(xiàn)象泛濫，濫采濫挖的現(xiàn)象與日俱增，并且留下了很多空采區(qū)。我國政府從2005年來時，不斷取締并關(guān)閉了諸多不法小煤礦，在整頓的過程中發(fā)現(xiàn)很多隱藏的礦難、煤礦事故[3]?？詹蓞^(qū)已經(jīng)成為當(dāng)前煤炭生產(chǎn)工作最大的生產(chǎn)隱患，雖然當(dāng)前地面三維地震與瞬變電磁法聯(lián)合手段，能夠?qū)詹蓞^(qū)的范圍大致圈定，但是很難對穿采單條巷道位置與范圍進(jìn)行判斷，并且該技術(shù)解釋結(jié)果具備多解性，很難對空采區(qū)的實際情況進(jìn)行全面把控，在一定程度上無法滿足“安全高效”需要，為地理的物理探測技術(shù)，帶來了極大影響與挑戰(zhàn)。

（二）動力災(zāi)害預(yù)警技術(shù)缺乏完善性。

在實際開展采礦工作時，因為開采深度不斷加大，所以很容易出現(xiàn)動力災(zāi)害問題。深部開采過程中，地質(zhì)動力關(guān)系非常復(fù)雜，容易導(dǎo)致一些動力災(zāi)害問題，如煤及瓦斯突出等等。因為采礦工作對原本地質(zhì)平衡帶來了不良影響，因此會引發(fā)局部地段應(yīng)力的異常情況，突發(fā)各種隱藏型的地質(zhì)災(zāi)害，如斷層活化等等。但是縱觀我國地球物理探測技術(shù)來看，對于動力災(zāi)害預(yù)警的技術(shù)相對缺失，并未具備一個完善的技術(shù)手段可以對動力災(zāi)害進(jìn)行勘測、監(jiān)控、預(yù)測，這也是地球物理探測技術(shù)面臨的一項巨大挑戰(zhàn)。

（三）數(shù)據(jù)收集與分析

此次槽波地震勘探選用的槽波地震儀型號為YTC9.6，檢波裝置型號為SN4G-10Hz，采樣間隔0.25ms，記錄用時4s。在位于煤層中部的錨桿上，借助布設(shè)于煤層中的錨桿，通過轉(zhuǎn)接頭將檢波裝置固定于其上，安置方向和煤層走向均與煤側(cè)壁方向平行且所有檢波裝置方向相同[4]。整個9102作業(yè)面共設(shè)計布設(shè)放炮點52個，實際有效炮點49個，其中P7、P13和P433個炮點不具備放炮條件，剩余49個炮點均獲得有效的原始槽波數(shù)據(jù)。對礦井作業(yè)面原始地震記錄和所獲得槽波數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析可知，作業(yè)面運輸巷道內(nèi)P18、P32和P463個炮點存在槽波能量變化不連續(xù)的情況，出現(xiàn)槽波缺失現(xiàn)象，猜測3個炮點區(qū)域內(nèi)存在地質(zhì)異常，對槽波傳遞造成阻礙，引起槽波能力衰減。借由對9102作業(yè)面投射槽波勘探數(shù)據(jù)的頻散分析，并經(jīng)多次濾波處理，得出作業(yè)面煤層典型頻散曲線，即LOVE型槽波頻散曲線，其中，煤層中心位置處能量最強。

三、礦山地質(zhì)保障中地球物理探測技術(shù)未來展望

（一）解決綜合問題能力方向發(fā)展。

在我國信息化技術(shù)與科技技術(shù)不斷發(fā)展的當(dāng)下，高密度全數(shù)字三維地震勘測技術(shù)，在實踐當(dāng)中取得了良好的效果。并且在淮南礦區(qū)實驗使用當(dāng)中取得了良好效果，象征著我國礦區(qū)采前構(gòu)造勘探朝著新方向發(fā)展。并且單一地球物理探測技術(shù)具備多解性，為了可減少多解性，要綜合運用多種方法，確?？碧焦ぷ鞯木珳?zhǔn)度[4]。

（二）動力地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測技術(shù)更加完善。

動力地質(zhì)災(zāi)害具備隱藏性，在未來地球物理探測技術(shù)在實際運用的過程中，通過多內(nèi)容的監(jiān)測和分析，如對溫度、電阻率、波速等，優(yōu)化研發(fā)動力地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測技術(shù)，實現(xiàn)與時俱進(jìn)。

（三）創(chuàng)新動力地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測技術(shù)。

在未來的時代發(fā)展之下，煤礦開采工作將會面臨更多的挑戰(zhàn)與復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，還需要保持與時俱進(jìn)的眼光。切實有效的通過煤炭資源勘查、礦井優(yōu)化設(shè)計、礦井基本建設(shè)、井巷開拓工程等諸多手段，配合動力地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測技術(shù)，切實保障煤礦開采生產(chǎn)安全。

（四）槽波地震勘探結(jié)果解釋

基于LOVE型槽波頻散曲線所顯示的埃里相振幅值，構(gòu)建2D視衰減系數(shù)模型（包括介質(zhì)吸收作用和地質(zhì)構(gòu)造等造成的散射效果），依據(jù)槽波能量成像和井下實際地質(zhì)資料，對9102作業(yè)面回采區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)異常位置及規(guī)模進(jìn)行標(biāo)注。

結(jié)束語

總而言之，我國煤炭資源分布較為廣泛，不同煤礦地質(zhì)所開采條件不同，很容易造成煤礦災(zāi)害以及煤礦安全事故。煤礦地質(zhì)保障系統(tǒng)應(yīng)該結(jié)合煤礦生產(chǎn)的實際情況，從整體構(gòu)架、研究內(nèi)容、保障目標(biāo)、配套技術(shù)等層面出發(fā)，展現(xiàn)出煤礦地質(zhì)保障實際效率。煤礦地質(zhì)保障系統(tǒng)當(dāng)中地球物理探測技術(shù)使用效率較高，并且已經(jīng)成為保障煤礦生產(chǎn)安全的重要技術(shù)手段，隨著地球物理探測技術(shù)的不斷深入發(fā)展，我們有理由相信，地球物理探測技術(shù)在煤礦開采地質(zhì)保障系統(tǒng)中，可以充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

參考文獻(xiàn)

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