＊牛小龍 季偉

（山東萬(wàn)祥礦業(yè)有限公司 山東 271104）

礦井水隱患是礦井工作中遇到幾率較高的致災(zāi)隱患，大部分煤層都會(huì)存在陷落柱，潛在的危險(xiǎn)也較大，如果不對(duì)地下水進(jìn)行合理防治，很容易對(duì)煤礦整體安全性產(chǎn)生威脅。綜合物探技術(shù)的應(yīng)用可以對(duì)地質(zhì)構(gòu)造以及富水性進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)告，結(jié)合地質(zhì)資料進(jìn)行分析，將水中防治措施進(jìn)行進(jìn)一步提高。

1.礦井水災(zāi)害分析

(1)礦井水害事故發(fā)生原因

第一，施工單位和施工人員并沒(méi)有將預(yù)防安全事故作為主要思想，礦井在發(fā)生水害事故之前其實(shí)是有預(yù)兆的，但是工作人員并沒(méi)有重視，沒(méi)有采取合理的措施進(jìn)行補(bǔ)救，導(dǎo)致水害事故越來(lái)越嚴(yán)重。

第二，施工人員對(duì)水文地質(zhì)情況的了解不夠清楚，并且缺乏足夠的安全意識(shí)，對(duì)地下水的實(shí)際狀況沒(méi)有明確了解，盲目開(kāi)采導(dǎo)致地下水對(duì)工程產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

第三，沒(méi)有遵循有疑必探、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、先治后采等原則，很多管理人員和施工人員抱有僥幸心理，不想在工程之外負(fù)責(zé)更加復(fù)雜的防治工作。久而久之，井巷已經(jīng)出現(xiàn)陷落柱、接近老空、充水?dāng)鄬?、?qiáng)含水?dāng)鄬樱鞘┕と藛T仍然不將地下水放出，結(jié)果導(dǎo)致突水事故的發(fā)生，甚至越來(lái)越嚴(yán)重。

第四，排水工程質(zhì)量較低，很多礦井防水閘門已經(jīng)有些老化，如果不及時(shí)進(jìn)行檢修，就會(huì)失效。有的礦井擋水墻出現(xiàn)問(wèn)題，兩側(cè)無(wú)法進(jìn)行掏槽，水壓一旦增加就會(huì)被沖垮。

第五，開(kāi)采缺乏有序性，很多煤礦在位置選擇上都缺少科學(xué)性，尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦井口位置的選擇，基本上都存在選擇不當(dāng)?shù)膯?wèn)題，靠近河流湖泊，井口位置如果偏低一些，那么遇到地面洪水爆發(fā)的情況，必然會(huì)對(duì)礦井產(chǎn)生嚴(yán)重影響，甚至導(dǎo)致礦井倒塌。施工完成以后，礦壓和水壓共同施加壓力，圍巖就會(huì)出現(xiàn)突水情況，導(dǎo)致礦井出現(xiàn)坍塌或者是下沉，對(duì)煤礦的開(kāi)采進(jìn)度都會(huì)有不同程度的影響和危害。

2.礦井綜合物探技術(shù)分析

物探技術(shù)是指利用物理方法對(duì)地質(zhì)性質(zhì)以及構(gòu)造進(jìn)行研究的方法，在研究的同時(shí)也要對(duì)礦床有明確了解，找出其他問(wèn)題并提出針對(duì)性解決對(duì)策。物探方法的基礎(chǔ)是地殼中存在的許多物質(zhì)具有不同的物理性質(zhì)，利用性質(zhì)的不同對(duì)物質(zhì)進(jìn)行區(qū)分，這些物質(zhì)都有各自的物理場(chǎng)，出現(xiàn)局部變化時(shí)物質(zhì)也會(huì)出現(xiàn)彈性位移。物探工作人員在實(shí)際工作中會(huì)利用各種儀器設(shè)備對(duì)地面、空中、礦井內(nèi)部和外部的物質(zhì)進(jìn)行全面自動(dòng)的采集，將物理場(chǎng)中的數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行觀測(cè)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)采集到的物探資料進(jìn)行分析和研究，對(duì)礦井地質(zhì)構(gòu)造以及礦產(chǎn)分布具體狀況進(jìn)行合理推斷和確認(rèn)。

礦井物探技術(shù)可以在礦井內(nèi)部展開(kāi)，地面物探的主要工作環(huán)節(jié)包括：第一，新建礦井，采區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)可以提供十分詳細(xì)的地質(zhì)基礎(chǔ)和依據(jù)；第二，礦井工作面、選擇合適的采煤工藝、合理布置井巷工程時(shí)，都可以提供詳細(xì)明確的地質(zhì)資料。地面物探技術(shù)較為簡(jiǎn)單，探測(cè)效率也比其他技術(shù)要好很多，儀器設(shè)備對(duì)環(huán)境沒(méi)有特殊的要求，但是儀器裝備和物探技術(shù)也要不斷進(jìn)步，這樣即便礦區(qū)的地形條件較為復(fù)雜，例如山區(qū)、丘陵、沙漠、等區(qū)域，取得的地質(zhì)效果也不會(huì)受到影響。井下綜合物探技術(shù)的主要作用就是在煤礦開(kāi)采工作開(kāi)始之前，對(duì)地質(zhì)異常情況進(jìn)行檢查并且控制，避免情況越來(lái)越嚴(yán)重。通常以煤層作為主要探測(cè)對(duì)象，和地面物探比起來(lái)，具有的優(yōu)勢(shì)也很多，例如探測(cè)目標(biāo)較近，分辨率高，運(yùn)用靈活，方法多樣，探測(cè)范圍較大，物探明顯而突出，不過(guò)在大多數(shù)情況下，數(shù)據(jù)采集和處理的各個(gè)環(huán)節(jié)中也要對(duì)空間問(wèn)題等進(jìn)行全面考慮，對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題也要有一定的預(yù)測(cè)和防范。

(1)常規(guī)物探方法

礦井物探方法會(huì)根據(jù)物探和目的的不同而采用不同的方法，主要的物探方法包括以下幾種：超前探測(cè)，是指對(duì)巷道進(jìn)行掘進(jìn)探測(cè)，將前方、頂板和底板、順層、兩側(cè)中可能存在的異常阻礙物質(zhì)進(jìn)行探測(cè)，避免操作出現(xiàn)故障和誤差導(dǎo)致水構(gòu)造出現(xiàn)偏差進(jìn)而出現(xiàn)突水情況；工作面坑透，采煤工作中的巷道系統(tǒng)形成以后可以采取無(wú)線電波透視技術(shù)，結(jié)合物質(zhì)的吸收率不同來(lái)確定煤礦層面中隱藏的異常物質(zhì)，避免在采煤過(guò)程中由于失誤引起水構(gòu)造出現(xiàn)變化，進(jìn)而形成突水的情況，對(duì)煤礦礦井整體工作的展開(kāi)也具有阻礙作用；工作面槽波地震，這種方法和坑透十分相似，通過(guò)放炮產(chǎn)生震波對(duì)工作面進(jìn)行透視，代替了無(wú)線電波的工作，結(jié)合震波的衰減情況來(lái)確定不同的異常物質(zhì)；音頻電透，和坑投遞的性質(zhì)也十分相似，在工作面底板提供電力，同時(shí)對(duì)電場(chǎng)電位進(jìn)行測(cè)量，得到透視區(qū)域以后，對(duì)底板進(jìn)行深層次導(dǎo)電，同時(shí)不斷改變供電頻率，對(duì)巖層的深度進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)而確定地質(zhì)情況；高密度電法，利用新型電法儀，該設(shè)備可以自動(dòng)供電，還可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量和采集，礦井升級(jí)以后有專門的軟件進(jìn)行解釋，成果也可以編制成圖件，十分方便快捷。除此之外，可以根據(jù)電阻率的高低對(duì)異常體進(jìn)行確定；工作面立體探測(cè)，采煤工作進(jìn)行過(guò)程中，從采煤工作面進(jìn)行展開(kāi)，利用瞬變電磁儀將工作面的內(nèi)外部、頂板和底板、傾角等進(jìn)行全方位的探測(cè)。通常來(lái)說(shuō)，礦井采煤在投產(chǎn)開(kāi)始之前，一定要對(duì)工作面進(jìn)行全方位的立體探查，保證回采數(shù)據(jù)在合理范圍之內(nèi)，對(duì)工作面的影響較小，不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果，同時(shí)還要對(duì)采礦工作面內(nèi)的地下水沒(méi)有任何威脅。

(2)礦井物探方法

彈性波探測(cè)技術(shù)：該技術(shù)主要應(yīng)用地震勘測(cè)原理，結(jié)合巖層的性質(zhì)不同以及物質(zhì)之間的彈性差距對(duì)礦下物質(zhì)進(jìn)行勘探，按照觀測(cè)系統(tǒng)的地震波，利用檢波器對(duì)波場(chǎng)進(jìn)行全面記錄，將礦井中的異常物質(zhì)進(jìn)行確定和清除，同時(shí)可以利用負(fù)視特征對(duì)地質(zhì)構(gòu)造中的異常體進(jìn)行提取，主要的方法原理也是利用反射波來(lái)進(jìn)行位置確定。順變電磁測(cè)量：主要的方法原理是利用不接地回線圈向地質(zhì)體發(fā)射電場(chǎng)，該電場(chǎng)主要是脈沖式電場(chǎng)，這樣才能達(dá)到良好效果，進(jìn)而激勵(lì)被測(cè)地質(zhì)體，脈沖式電場(chǎng)發(fā)射完成以后利用時(shí)間間隙接收線圈，在二次場(chǎng)異常導(dǎo)電體位置中分析出異常體，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)解決地質(zhì)問(wèn)題的目的；直流電法測(cè)量：利用巖石之間的導(dǎo)電性能差異，通過(guò)天然電場(chǎng)條件或者是人工建立的電場(chǎng)條件，將受到影響的介質(zhì)進(jìn)行電場(chǎng)觀測(cè)和分析，這種方法也是對(duì)礦井地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測(cè)的方法之一；無(wú)線電波透視儀，這種方法又被稱為坑透法，可以將煤礦工作面中的內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行詳細(xì)探查，還可以對(duì)媒體厚度和結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測(cè)。無(wú)線電波透視儀的方法可以對(duì)采煤工作面的內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)，對(duì)水文地質(zhì)條件進(jìn)行全面了解和掌握，提高工作面工作效率，還可以為后期工作提供理論依據(jù)。

(3)礦井物探資料解釋原則

綜合物探技術(shù)的應(yīng)用對(duì)掌握礦山的水文地質(zhì)情況和地質(zhì)情況具有積極作用，在實(shí)際運(yùn)用中也取得了顯著的效果，所以在進(jìn)行解釋工作時(shí)，應(yīng)該結(jié)合煤礦采集工作的以往案例來(lái)積累經(jīng)驗(yàn)。礦井下存在很多金屬物品，在解釋時(shí)應(yīng)該對(duì)多方面因素進(jìn)行考慮，排除干擾因素的影響，保證解釋的準(zhǔn)確性。物探測(cè)量過(guò)程中，如果出現(xiàn)異常反應(yīng)的話一定要重新進(jìn)行檢驗(yàn)，并且要重復(fù)檢驗(yàn)，必要時(shí)還要利用綜合方法進(jìn)行檢驗(yàn)和核查，這樣才能保證結(jié)果具有科學(xué)性。物探過(guò)程中如果出現(xiàn)異?，F(xiàn)象時(shí)要定期進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，隨著挖掘工作的不斷推進(jìn)，施工工作也在不斷進(jìn)行中，外界環(huán)境因素也會(huì)對(duì)各項(xiàng)工作產(chǎn)生影響，甚至?xí)淖兯牡刭|(zhì)條件，所以說(shuō)定期做好動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作十分必要。實(shí)際鉆探情況應(yīng)該和物探異常進(jìn)行同時(shí)考慮，因?yàn)榍闆r如果出現(xiàn)不一致，那么很有可能出現(xiàn)的原因是一樣的，這樣一來(lái)也可以積累很多經(jīng)驗(yàn)。掌握礦區(qū)中常見(jiàn)巖石的區(qū)里參數(shù)，后期需要地質(zhì)解釋時(shí)可以提供更加準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料。礦井綜合物探使用的各種方法都具有各自的互補(bǔ)性和局限性，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該結(jié)合實(shí)際物探方法對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)和掌握，促進(jìn)采煤挖煤工作的順利展開(kāi)，提高工作效率和質(zhì)量。

3.陷落柱的富水性探測(cè)

和普通層面相比，陷落柱的巖性、連續(xù)性、產(chǎn)狀等存在著很多差異，陷落柱是上層塌陷物質(zhì)膠結(jié)而成，塊度也呈現(xiàn)大小不均勻、排列混亂沒(méi)有規(guī)律性的特點(diǎn)。這些差異組成了異常地震波，這是解釋陷落柱的物理前提和基礎(chǔ)，在實(shí)際解釋過(guò)程中，要充分利用偏移數(shù)據(jù)，同時(shí)結(jié)合疊加數(shù)據(jù)，利用垂直時(shí)間剖面、水平時(shí)間切片等綜合進(jìn)行展示，進(jìn)而做出全面解釋。地層沉淀情況如果是正常的，那么地層電比較均勻，如果出現(xiàn)陷落柱的話那么地層電性就會(huì)出現(xiàn)明顯變化，陷落柱如果存在充水的情況，電性顯示為異常高電性，如果陷落柱不富水，那么電性表現(xiàn)為異常低電位。通過(guò)實(shí)際探測(cè)結(jié)果可以看出，出現(xiàn)陷落柱的情況和預(yù)期資料有一定差距，但是大體上和預(yù)期結(jié)果是基本吻合的，所以說(shuō)礦井富水情況在不是十分嚴(yán)重的情況下解決起來(lái)也是很容易的，但是需要提前做好預(yù)防措施，這樣才能取得更好的效果，將問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行解決。

4.斷層導(dǎo)水性探測(cè)

利用電法對(duì)礦井進(jìn)行探測(cè)時(shí)主要有兩個(gè)作用：第一，礦層地區(qū)和新生地區(qū)的巖溶發(fā)育區(qū)以及富水區(qū)進(jìn)行探測(cè)，為后續(xù)采煤工作奠定基礎(chǔ)；第二，對(duì)陷落柱、導(dǎo)水?dāng)鄬淤x水等情況進(jìn)行全面探測(cè)，主要選擇的勘探手法就是瞬變電磁法，這種方法對(duì)低阻反應(yīng)較為靈敏，所以需要有直流電探測(cè)法作為輔助，提高方法的可行性以及結(jié)果準(zhǔn)確性，進(jìn)而提高解釋的精確度。

5.結(jié)束語(yǔ)

物理探測(cè)技術(shù)較多，對(duì)礦井水突水預(yù)測(cè)時(shí)還存在一些局限性，直流電技術(shù)較為成熟，應(yīng)用較為廣泛，瞬變電磁法可以對(duì)地質(zhì)異常信息進(jìn)行地質(zhì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)探測(cè)目的，無(wú)線電波透視法可以提高儀器功率，提高穿透距離。希望本文的研究對(duì)綜合物探技術(shù)的應(yīng)用具有促進(jìn)作用。