【摘 要】隨著礦井物探技術(shù)應(yīng)用環(huán)境的不斷變化，研究其在實(shí)踐中的應(yīng)用技術(shù)凸顯出重要意義。本文首先對(duì)物探技術(shù)做了概述，分析了礦井物探的優(yōu)點(diǎn)及其探測(cè)方法。在探討礦井地震法的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，研究了礦井物探技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀。

【關(guān)鍵詞】礦井；物探技術(shù)；實(shí)踐；應(yīng)用技術(shù)

一、前言

作為一向?qū)嶋H應(yīng)用效果良好的技術(shù)，礦井物探技術(shù)在近期得到了長足的發(fā)展。研究其在實(shí)踐中的應(yīng)用技術(shù)，能夠更好地提升其實(shí)際應(yīng)用水平，從而優(yōu)化礦井物探技術(shù)的整體效果。本文從概述相關(guān)內(nèi)容著手本課題的研究。

二、物探技術(shù)概述

所謂物探，就是采用物理的方法，來探明地層的物理特征、構(gòu)造。物探的方法是根據(jù)不同的地質(zhì)構(gòu)造特征，布設(shè)各種形式的物探測(cè)線，這些測(cè)線一般設(shè)計(jì)為直線狀，由相同距離沿直線排列的一系列測(cè)點(diǎn)組成。物探又可分為地震勘探、電磁勘探、重力勘探等。

在地震勘探中，組成測(cè)線的物理點(diǎn)又分為接收點(diǎn)（檢波點(diǎn)）和激發(fā)點(diǎn)（炮點(diǎn)、震源），這是根據(jù)物理點(diǎn)的不同作用來定義的。在地震勘探過程中，接收點(diǎn)用以設(shè)置檢波器，收地震勘探數(shù)據(jù)，因此有時(shí)也稱檢波點(diǎn)；炮點(diǎn)用以埋置炸藥，并進(jìn)行激發(fā)，從而產(chǎn)生震波，通過檢波點(diǎn)上的檢波器接收，再通過采集站傳送到地震儀器進(jìn)行記錄處理，而源點(diǎn)不是通過炸藥而是通過地震震源儀器進(jìn)行激發(fā)產(chǎn)生地震波的，炮點(diǎn)和震源點(diǎn)都是通過激發(fā)產(chǎn)生地震波的位置，所以也稱為激發(fā)點(diǎn)。從測(cè)量的角度來看，物探測(cè)線就是排列成直線的一系列的測(cè)點(diǎn)。因此，物探測(cè)量的最終目的就是將這些點(diǎn)按照相應(yīng)的要求，在實(shí)地表注出來，并繪制位置草圖（略圖），以利于后期查找，最終提供實(shí)際測(cè)定的物理點(diǎn)成果，以供地震資料的處理及相關(guān)圖件的繪制。

三、礦井物探的優(yōu)點(diǎn)及其探測(cè)方法

1.探測(cè)范圍的不斷擴(kuò)大

目前，物探技術(shù)可以解決煤礦開采過程中遇到的幾類地質(zhì)問題：煤礦開采過程中的小斷層；煤礦開采過程中的煤層形態(tài)以及厚度變化；煤層中所含有的火成巖、包裹體以及夾石；煤系地層中的陷落柱以及巖溶；煤層底板的穩(wěn)定性及其裂隙；巖石、煤層以及瓦斯的突出帶；煤層中的自然發(fā)火地帶；開采巷道與災(zāi)害性地質(zhì)構(gòu)造、煤層之間的距離；突水通道以及被淹巷道的位置；圍巖的疏干效果及其含水性；老窯采空積水區(qū)以及帶壓水潛在的突出構(gòu)造的實(shí)際位置。

2.物探技術(shù)具有較高的探測(cè)精度

該技術(shù)在煤礦開采過程中的運(yùn)用，可以滿足煤礦的綜合機(jī)械開采過程中所需的地質(zhì)精度。例如，利用無線電波的坑透法可以對(duì)0.4米以上的小斷層進(jìn)行準(zhǔn)確的探測(cè)，礦井直流電法可以對(duì)100米范圍內(nèi)的導(dǎo)水構(gòu)造的位置進(jìn)行探測(cè)，其探測(cè)結(jié)果的誤差一般都會(huì)小于5%。

3.節(jié)省建設(shè)礦建所需的資金、時(shí)間，確保煤礦采掘過程中的安全與巷探、鉆探相比，礦井物探具有明顯的優(yōu)勢(shì)。礦井物探是一項(xiàng)非接觸性的檢測(cè)方法，它在煤礦開采過程中的運(yùn)用不僅可以減少鉆探以及巷探的時(shí)間、工程量，而且還可以降低直接揭露老空巷高壓水的危險(xiǎn)。

4.礦井物探的方法

從技術(shù)的角度來看，礦井物探主要可以分為三大類，即礦井電磁法、礦井地震法以及其它的物理方法。其中，礦井地震法主要包含了彈性波CT技術(shù)、聲發(fā)射與微震技術(shù)、巖體聲波探測(cè)法、瑞利波法、高頻地震法、折射地震法、橫向?qū)硬ǚǖ取?/p>

四、礦井地震法

1.地震槽波法

地震槽波法是利用槽波的反射或透射規(guī)律，探測(cè)層等到構(gòu)造，了解煤層厚度變化的礦井物探方法。它是煤礦特有的，在煤層內(nèi)進(jìn)行地震探測(cè)的一種勘探方法，槽波勘探利用在煤層中產(chǎn)生、通脫煤層傳播，又在該煤層中接受的槽波，可以進(jìn)行槽波投射和反射測(cè)量。常用井下施工方法有透射法和反射法。地震槽波法主要應(yīng)用于探測(cè)工作面內(nèi)斷層、陷落柱、沖刷帶、小褶曲等特征變化，評(píng)價(jià)煤厚變化、瓦斯富集等。該技術(shù)的缺點(diǎn)是必須在合適的地質(zhì)條件下才能產(chǎn)生槽波，儀器相對(duì)較笨重。

2.三維地震勘探

三維地震勘探技術(shù)是從二維地震勘探逐步發(fā)展起來的，是地球物理勘探中最重要的方法。先了解二維地震勘探的基本原理：在地面上布置一條條的測(cè)線，沿各條測(cè)線進(jìn)行地震勘探施工，采集地下地層反射回地面的地震波信息，然后經(jīng)過電子計(jì)算機(jī)處理得出一張張地震剖面圖。經(jīng)過地質(zhì)解釋的地震剖面圖就像從地面向下切了一刀，在二維空間上顯示地下的地質(zhì)構(gòu)造情況。同時(shí)幾十條相交的二維測(cè)線共同使用，即可編制出地下某地質(zhì)時(shí)期沉積前地表的起伏情況。三維地震勘探的理論與工作流程和二維地震勘探大體相似。

3.瑞利波勘探

瑞利波勘探是一種新的淺層地震勘探手段，是基于不同震波頻率的瑞利波沿深度方向衰減的差異，通過測(cè)量不同頻率成分（反映不同深度）瑞利波的傳播速度，可探測(cè)不同深度巖、煤層界面、斷層、陷落柱、巖漿巖侵入體、巖溶、老窯采空區(qū)等地質(zhì)異常體。探測(cè)構(gòu)造位置誤差小于5%。

4.聲波勘探

聲波勘探原理是在地表以人工方法激發(fā)地震波，在向地下傳播時(shí)，遇有介質(zhì)性不同的巖層分界面，地震波將發(fā)生反射與折射，在地表或井中檢波器接收這種地震波。收到的地震波信號(hào)與震源特性、檢波點(diǎn)的位置、地震波經(jīng)過的地下巖層的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)有關(guān)。通過對(duì)地震波記錄進(jìn)行處理和解釋，可以推斷地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)。

五、礦井物探技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

礦井物探技術(shù)在現(xiàn)今的煤礦開采過程中得到了非常多的應(yīng)用，避免了煤礦開采過程中的危險(xiǎn)情況，下面將詳述礦井電磁法的應(yīng)用現(xiàn)狀。

1.礦井電磁法的應(yīng)用現(xiàn)狀

礦井電磁法中的礦井直流電法起源于我國，我國最先利用這種方法來進(jìn)行水文地質(zhì)的探測(cè)，后來因?yàn)榈V井直流電法的效果較好，所以就被運(yùn)用到礦井物探中。礦井直流電法的抗干擾能力較強(qiáng)，而且探測(cè)距離達(dá)到200米以上。礦井電磁法中的礦井瞬變電磁法起源于前蘇聯(lián)，礦井瞬變電磁法的定向性比較好，而且對(duì)于水體比較敏感，可以很好的運(yùn)用于礦井的防治水工作中，但是其后方的介質(zhì)影響較為嚴(yán)重。礦井電磁法中的無線電坑道透視法是利用高頻電磁波來進(jìn)行探測(cè)的，其原理是利用不同的巖石對(duì)于電磁波吸收能力的不同來確定有色金屬的，無線電坑道透視技術(shù)準(zhǔn)確可靠，而且能夠準(zhǔn)確的探測(cè)到有色金屬的厚度，能夠準(zhǔn)確的探測(cè)到直徑大于15米的陷落柱。但是無線電坑道透視技術(shù)對(duì)于礦井環(huán)境要求較高，在其使用過程中要斷開電纜線路，因?yàn)殡姶挪ㄔ趥鞑ミ^程中受到不良導(dǎo)體的影響較大，而且由于礦井的工作面較大，使得電磁波衰減的較快。

瞬變電磁儀在采掘施工過程中，工作面先用瞬變電磁儀進(jìn)行探測(cè)，根據(jù)物探結(jié)果，采用用鉆機(jī)鉆探進(jìn)行驗(yàn)證。

YCS40礦用本安型瞬變電磁儀采用高精度寬帶程控運(yùn)算放大器、高速AD、弱信號(hào)多點(diǎn)平均、累加等多種數(shù)據(jù)處理方法。

YCS40礦用本安型瞬變電磁儀儀器參數(shù)

儀器參數(shù)設(shè)置： 裝置參數(shù)設(shè)置：

發(fā)射電壓： 7.2V發(fā)射線框的邊長：2m

發(fā)射頻率5Hz 匝數(shù)：10

疊加次數(shù)： 64電阻要求：<=10

抑制系數(shù)： 3接收回線邊長：2m

測(cè)道數(shù)： 40匝數(shù)：20

記錄時(shí)窗： 35ms

物探圖

物探在工作面測(cè)量方法：在工作面把儀器開機(jī)并接發(fā)射線框，接好發(fā)射線框后發(fā)送并接收信號(hào)，共測(cè)3次，每次測(cè)12組數(shù)據(jù)；第一次在工作面正前方使發(fā)射線框面對(duì)準(zhǔn)工作面開始測(cè)第1組數(shù)據(jù)，測(cè)第2組數(shù)據(jù)時(shí)使發(fā)射線框傾斜5度，第3組數(shù)據(jù)再傾斜5度，以形成扇形面布置，直到第12組數(shù)據(jù)測(cè)完為止；再對(duì)左幫和右?guī)陀猛瑯臃椒ㄟM(jìn)行探測(cè)。

附：探測(cè)數(shù)據(jù)圖示

七、結(jié)束語

過對(duì)礦井物探技術(shù)在實(shí)踐中應(yīng)用技術(shù)的相關(guān)研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，該項(xiàng)技術(shù)的多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)決定了其在實(shí)踐中的應(yīng)用地位，有關(guān)人員應(yīng)該給從礦井物探技術(shù)的實(shí)際需求出發(fā)，研究制定最為切合實(shí)際的實(shí)踐應(yīng)用方案。

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作者簡(jiǎn)介：張磊（1985.10.4），男，漢族，山西省長治縣。2009年1月畢業(yè)于河北工程大學(xué)，?？啤，F(xiàn)在中煤第一建設(shè)有限公司第十工程處技術(shù)管理工作，助理工程師。