杜飛 河南能源化工集團焦煤公司趙固一礦

探明煤礦井下水源、水通道、水量等地質信息一直都是煤礦生產(chǎn)安全管理的重點，但是考慮到礦井水文地質的特殊性、區(qū)域性、隱蔽性，在勘探時很難通過一般途徑來完成，在這樣的背景下，綜合物探技術應運而生，其可以對礦井水文地質情況進行有效勘探，而且不同的物探手段可以彼此互補，提高勘探準確度。

一、礦井情況概述

該礦地理位置處于丘陵地帶，地勢起伏相對比較明顯，整體呈現(xiàn)西南低東北高。礦井包括兩組含煤的地層，產(chǎn)狀比較穩(wěn)定，均厚為6.24m。通過對地質勘探資料研究得出，礦井內(nèi)斷層裂隙比較多，也比較發(fā)育，極大方便了地下水的富集和轉移。該礦區(qū)有裂隙水、巖溶水以及孔隙水三種類型的地下水。在這里，對煤礦開采影響最為嚴重的地下水就是巖溶水，并且這也是此次水文地質勘探主要研究對象。通過對該礦的實際情況進行而分析得出，對該礦水文地質條件勘探采取的是地震勘探以及瞬變電磁法這兩種方式。

二、綜合物探具體方法

（一）瞬變電磁勘探法

第一，原理。該方法從本質上來說是時間域電磁法，主要原理就是把脈沖電流通入接地導線，或者是把脈沖電流通入不接地回線，以此作為場源，通過這樣的方式激勵探測目標，然后感生二次電流，再通過二次場時間差異，來探明目標物具體情況。相比其它的電法勘探技術來說，瞬變電磁勘探法優(yōu)勢比較顯著，比如傳統(tǒng)性好、分層能力強、體積效應小、形態(tài)簡單等，與此同時能夠同步搞定剖面的測深和測量工作。

第二，資料解釋。礦井自身構造地質的電阻率通常和周邊介質是不一樣的，周圍巖層電阻率往往要比寒武系灰?guī)r電阻率以及煤系電阻率和比要低，內(nèi)部破碎物的特性也有很大不同，比如富水性、透水性等，一般砂巖、灰?guī)r地層中的斷層破碎帶具有較低的電阻率，并且富水性不錯，但是砂質泥巖和泥巖電阻率、富水性的情況正好與之不同，因此，瞬變電磁法正好可以借此來勘測地層含水層富水性以及地層裂隙。

第三，施工方法。該礦瞬變電磁勘探時設置八條勘測線、六條加密線、五條主測線。施工未開始時，要先對相關的儀器設備記性實驗測試，在確保足夠準確的情況下投入使用。通過實驗可以看出，瞬變電磁法發(fā)射線框規(guī)格為600×600m，使用的是大定源回線裝置發(fā)射頻率為25HZ，發(fā)射電流為7A，中頻瞬變電磁接收圈作為接收線圈。

（二）地震勘探法

第一，原理分析。地震勘探分為三個環(huán)節(jié)，首先是外部資料采集，其次是室內(nèi)資料處理，再次是室內(nèi)資料解釋。在地表通過人工的方式來激發(fā)地震波，其會不斷向地下傳播，在遇到區(qū)域和地層不一樣時，地震波表現(xiàn)出來的折射和發(fā)射也是不一樣的，借助地表檢波器對返回的地震波進行接收，然后根據(jù)檢波器位置、震源特性來對礦井內(nèi)部地質情況進行綜合分析，尤其是準確的對水文地質情況進行細致了解。

第二，資料解釋。該礦主采煤層頂板和底板巖層巖性為砂質泥巖和泥巖，煤層阻抗不同于周邊巖層阻抗，其反射要強于砂質泥巖和泥巖，反射波強度可以達到2T。因此，地震勘探可以追蹤對比反射波，分析其特性，比如相位、連續(xù)性、強度等。除此之外，通過地震勘探斷點判定的依據(jù)，了解斷面特性，判別煤層產(chǎn)狀。

第三，施工方法。根據(jù)該礦的特征，同時從實際出發(fā)，在井田范圍內(nèi)一共布設了十一條地震勘測線，這當中包括了與其垂直的六條聯(lián)絡測線，五條主測線，測線間距為200m。通過四規(guī)格都一樣的60HZ檢波器來對數(shù)據(jù)進行收集，其中，兩串是并聯(lián)關系，另外兩串是串聯(lián)關系，共有96道數(shù)據(jù)觀測系統(tǒng)接收道，道間距為5m，炮間距為10m。采取中間不對稱的方式進行信號激發(fā)，并且區(qū)域不一樣，激發(fā)方式也有所不同，這里主要有可控震源激發(fā)以及井炮震源激發(fā)兩種。

三、工程勘探結果分析

（一）地震勘探結果

圖1 DZ04線地震時間剖面解釋結果

追蹤地震反射波能夠看出，波組特征最突出的地方是西部測線DZ04，追蹤對比西部測線DZ04，并且對各個測點采取交點閉合處理操作，具體見圖1。通過圖1我們了解到，主采煤層具有連續(xù)性良好的反射波，且波組特征較為突出。樁號420-450之間波組有顯著波動，但是有部分波段缺失，同時該區(qū)域周邊有零散波組分散，由此可以推測出零亂波組段是陷落柱區(qū)域。而是830、750、630均有波組錯動扭曲情況，根據(jù)相關資料推測是F1、F2、F3斷層。

（二）瞬變電磁勘探結果

瞬變電磁勘測結果結合地震剖面重合的TEM04勘探線分析，具體視電阻率見圖2。根據(jù)圖2可以看出，地面標高大于60m的電阻率，其分布呈均勻狀態(tài)，等值線分布為中-低-中-低的特點，根據(jù)相關資料推測類似的特征屬于丘陵地帶煤系地層。但受到斷層構造的影響，在橫向上視電阻率呈均勻性波動。在橫向上地面標高低于60m的電阻率相對均勻，這符合灰?guī)r特征。標高在0m水平，電阻率在樁號420-520附近不正常，推測為陷落柱構造。標高在60-100m，電阻率等值線在樁號630、750、830附近扭曲變形，且出現(xiàn)低阻異常的情況，推測為斷層富水區(qū)。

圖2 視電阻率斷面圖

（三）綜合物探結果解釋

在本次勘探范圍內(nèi)，共計探測出24個斷點、7塊富水區(qū)、1個陷落柱，斷點幾乎涵蓋了全部勘探區(qū)域，對全部解釋斷點組合分布，同時為八條組合斷層，對斷層富水性、勘探區(qū)地層富水性進行探測。根據(jù)勘探得出，承壓含水層分布在寒武系統(tǒng)灰?guī)r中，不僅水量大，而且分布范圍也大，主要集中在F5以及F3斷層北邊，交匯處的巖溶水水量比較大，此外，斷層帶的裂隙相對比較發(fā)育，且斷層巖層也十分破碎，不論是上含水層，還是下含水層，兩者都有導通的痕跡。礦井內(nèi)一主要陷落柱分布在DZ04線樁號420-520處。其富水性比較強，不僅如此，內(nèi)部斷層西部和北部還有面積較大的中等富水區(qū)，其水源為太原組灰?guī)r巖溶水。

以物探勘探結果為條件，鉆孔勘探重點區(qū)域，主要打設兩處鉆孔，在太原組灰?guī)r布設鉆孔SZ1，在斷層破碎帶布設鉆孔SZ2，鉆孔SZ2和斷層破碎帶打通，其厚度約為50m，對各項數(shù)據(jù)分析得出，不管鉆孔勘探還是物探，結果是一致的，由此可見，在該礦井中采取綜合物探技術是科學合理的。

四、結束語

總之，對已知信息點和勘探基地確定后，要對靶區(qū)水文地質信息進行綜合考慮，選擇合適的綜合物探方法來提高物探結果的科學性和準確性。該礦屬于丘陵地帶，黃土蓋層厚，含水量和地勢起伏大，并且地層構造發(fā)育也大，通過瞬變電磁法和地震勘探這兩種方法獲取勘測區(qū)具體相關數(shù)據(jù)，同時結合鉆探施工也看出了綜合物探技術準確、有效。