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物探技術不僅在考古、水利、水電等方面有廣泛的應用，還在煤礦地質勘測中有重要的應用價值。煤礦井下作業過程中，作業環境復雜，困難重重，時刻面臨著水患等地質災害，不僅會降低煤礦井下開采效率，更會威脅到井下施工作業人員的生命財產安全，是煤礦生產中的一大安全隱患。因此，在煤礦地質探測過程中，物探技術的應用尤為重要，在加強應用的同時，還應該注重與時俱進，及時更新，保證地質勘查的準確性和高效性，也能對未來可能發生的安全事故等風險及時預知并加以控制。將物探技術運用于煤礦地質探測中，能夠全面掌握地下構造的具體情況，在一定程度上可以有效避免井下開采過程中發生水害和地質災害等安全事故，保障煤礦井下開采作業的工作效率及安全性。
1物探技術在煤礦地質探測中應用的重要性
煤炭是中國不可或缺的能源資源之一，中國煤炭行業開采歷史悠久，對中國綜合經濟實力的增強具有重要的促進作用。當前，中國正處于新時代，煤炭仍然是確保社會穩定發展的重要能源之一，對國家經濟至關重要。因此，中國煤礦相關部門及行業應當采取相應的措施確保煤炭行業的穩定、可持續發展，以保證煤炭的正常、穩定供應。當前，中國煤礦開采相對集中在井下的采掘生產，井下生產作業環境不穩定，復雜多變，再加上有些采掘生產作業的流程老化，不能很好地適應井下的作業環境，更不能滿足安全生產的要求，嚴重阻礙了中國煤炭行業整體的統籌發展。同時，煤礦井下施工作業的環境變幻莫測、復雜多變，隨著煤礦井下作業的深度及工作量劇增，井下作業期間安全事故頻發，不僅降低了作業效率，影響煤礦經濟效益，更威脅著井下作業人員的生命財產安全。因此，物探技術在探測煤礦地質中的應用非常重要，不僅能全面、系統地掌握煤礦地質構造情況，更能避免施工期間突發井下安全事故，提升中國中小型煤礦企業的安全效益、社會效益和綜合經濟效益[1]。此外，將先進的煤礦地質探測工藝精準應用于煤礦地質探測中，不僅能夠獲得地質構造的相關信息，還能夠避免發生安全事故，為煤礦井下開采施工作業保駕護航。
2煤礦地質探測中常用的物探技術
2.1地震勘探技術
隨著現代科學技術的發展，數學、物理、計算機等學科與地震勘探技術融會貫通，地震勘探技術也更新換代，獲得地震波的傳播規律，并對此基礎信息進行仔細分析，從而精確掌握煤礦地質構造的性質及主要形態。地震勘探技術的主要探測原理如圖1所示。在煤礦地質探測過程中，應用地震勘探技術時，需要由人工制造地震這一操作來提供所需要的震源。一般而言，采用引爆炸藥的方式來制造震源，使地表產生強有力的震感，再結合在探測點提前放置的超高精度儀器進行震動信息的收集。震動信息收集完畢后，進行全面分析，對煤礦地質構造相關情況進行反演。人工地震產生的地震波會在地質巖層界面產生反射和折射現象，地震勘探技術可以對探測到的地震波信號、特征和位置進行系統、全面的數據處理及分析，獲取所需要的煤礦地質基本形態。在煤礦地質探測過程中應用地震勘探技術時，其探測深度大、范圍廣，是一種各方面都相對較好的技術。美中不足的是，應用地震勘探技術分析三維模型時精確度較差，準確度也不高，難以進行有效控制。
2.2無線電坑透技術
作為一種先進的物探技術，基于煤礦地質巖層產生的電磁波的吸收效果，無線電坑透技術可以有效地對地質巖層中存在的空洞進行探測。煤礦地質巖層中，有些礦石對電磁波的吸收效果不好，有可能存在能量損耗等異常，就可以說明煤礦中有斷層、褶皺、陷落柱等地質構造。在煤礦地質探測中應用無線電坑透技術時，需要有變換發射機與接收機等設備，這些設備體積小，操作便捷，基于探測收集到的信息進行分析，就可掌握煤礦地質構造的相關情況，便于在煤礦井下巷道中運用。
2.3電法勘探技術
電法勘探技術是一種綜合了電磁法、瞬變電磁法、高密度電法等的物探技術。煤礦地質巖層中礦石和礦體具有導電性、導磁性等相關特征，電法勘探技術結合了上述特征對煤礦地質進行探測。該物探技術的探測原理如圖2所示。同無線電坑透技術一樣，電法勘探技術在探測過程中使用的設備體積小，便于攜帶，使用便捷，能在多種地形探測中使用。但是，美中不足的是，與無線電坑透技術相比，電法勘探技術應用范圍較小[2]。
3煤礦地質探測中可采用的物探方法與技術
當前，物探技術在煤礦電阻率研究中應用較為廣泛，在應用期間，產生了各種實用性較強的探測方式及方法。因此，在煤礦地質探測過程中，應該基于實際多方面的情況，合理運用勘測工藝及方式，保障勘測工作的精確性和準確度，降低煤礦井下作業施工過程中出現安全問題的概率，進一步提升煤礦安全生產的綜合效率[3]。
3.1煤礦地質探測中應用的物探方法
隨著信息技術的發展，物探方法也突飛猛進，促使中國煤礦地質探測的準確性及高效性顯著提升。基于煤礦地質勘測的地形特征及空間大小，物探方法可以分為以下幾種：a)地面物探方法。該方法是當下煤礦地質探測中最常見的一種勘測方法，使用范圍較為廣泛，優勢眾多。b)煤礦物理勘探方法。c)測井物理勘探方法[4]。在挑選合適的物探方法時，首先應該提前對要探測的煤礦地質地形等情況進行考察，進而保證探測的精確度及工作效率。
3.2煤礦地質探測中應用的物探技術
在煤礦地質探測過程中，應用的最常見的物探工藝技術主要包括以下幾個類別：a)高密度數字三維地震工藝。這種物探技術應用范圍較窄，只適合應用于規模較小的煤礦中，一定程度上能夠提高地質探測的準確度。例如：在斷層、褶皺和陷落柱等條件下，傳統的數字地震勘測工藝精確度較差，與之相比，高密度數字三維地震工藝的密度、分辨率和覆蓋率更高，應用于煤礦地質探測中時效果、價值和質量較佳。當然，高密度數字三維地震工藝在應用時，要求地質勘測工作人員綜合素質較高，專業能力強，應該對相關工作人員進行培訓后再使其上崗操作。b)三維地震疊前遷移處理技術。由于應用環境變幻莫測、復雜多變，三維地震疊前遷移處理技術的應用范圍及應用效果有很多的限制，造成最終形成的成像數據有些許偏離和誤差，使得煤礦地質綜合評定的準確性不高。根據過去的經驗，如果妥善處理及應用，一方面可以提升成像效果質量，避免對評定效果產生不好的影響；另一方面，這種方式也可以展現斷層、褶皺和陷落柱等地質構造的實際情況。c)屬性本解釋工藝。該物探技術著重借助于地震波信號信息，促使煤礦地質勘測更為高效。此外，該種物探技術對探測所得的信息具有十分強的依賴性，因此，除了要確保物探設備及裝備的精確性外，還應該對探測得到的信息進行系統、全面的分析[5-6]。
4煤礦地質探測中物探技術的具體應用
4.1探測煤礦地質構造
地質構造會影響煤礦井下工作面的布署，也會直接或間接對井下工作面的工作效率和安全產生影響。因此，在井下施工之前，相關施工人員應該系統、全面探測工作面的地質構造情況。通常，采用鉆探技術可以精確獲得想要的煤礦地質信息，但美中不足的是，鉆探技術能獲取的信息量有限，獲取信息時間過長。因此，對于規模較大的煤礦地質工作面來說，應該將地震勘探技術應用于煤礦地質探測中。例如將三維地震疊前偏移技術應用于地質勘測中時優勢眾多，且探測效果具有精度較高、覆蓋面較廣、分辨率較高三個優點。此外，地震勘探技術應用范圍較廣，可滿足多種需求，能夠探測到落差大于2m的斷層或直徑大于20cm的陷落柱等。但是，在實際應用時，地震勘探技術不能應用于空洞等一些新型的地質構造探測中，如落差不足2m的斷層或煤層中的空洞區。對于這種類型的地質構造，可以將無線電坑透技術應用于煤礦地質其勘測中。當遇到空洞或斷層等地質構造時，無線電坑透技術能夠非常巧妙地接收構造發出的各種信號，就能夠非常順利地分析出空洞或斷層的一些相關信息[7]。
4.2防治水害
煤礦水害是井下施工過程中常見的安全事故之一，會威脅井下施工人員的生命財產安全，因此，采取相應的措施對水害進行防治迫在眉睫。物探技術可以準確探測到煤礦地質信息，有助于防治水害，避免井下作業過程中發生水患事故，確保人員人身安全，保障煤礦企業的綜合經濟利益及社會價值[8]。物探技術在防治煤礦水害方面應用范圍較廣，對積水區和采空區的突水、溢水等都可以很好地進行探測，有助于及時察覺到可能存在的水害等安全事故，進而防患于未然，保障安全生產作業。突水問題是井下施工經常遇到的安全問題，物探技術中的三維地震勘探法可以針對突水問題實現準確探測，進而采取措施進行防治。
5結語
將物探技術應用于煤礦地質探測中，一方面可以精準勘測出地下的水及斷層，另一方面還可以提高勘測準確度，保障煤礦井下施工作業能夠順利進行。近些年，中國物探技術逐漸與計算機信息技術、網絡技術交叉結合，這促使物探技術更好地與煤礦地質勘測匹配，提升了物探技術的應用效果，確保其在防治水和防治災害等方面展現出最佳的效果，對煤炭行業的可持續發展起到了非常重要的作用。同時，物探技術的應用范圍較廣，能夠從根本上提高施工效率，確保施工人員的人身安全，保障煤礦企業的綜合經濟效益。
參考文獻：
［1］王宏.煤礦防治水中綜合物探技術的運用探討［J］.內蒙古煤炭經濟，2020(11)：125-126.
［2］黃治富.煤礦井下掘進工作面超前物探技術分析［J］.江西化工，2020(1)：144-146.
［3］張心鑫，舒唱通.煤礦水害現狀及物探技術的應用探討［J］.內蒙古煤炭經濟，2018(1)：24.
［4］牟義，邱浩，李宏杰，等.煤礦隱蔽災害井下綜合精細物探技術方法與優化［C］//2017年中國地球科學聯合學術年會（CGU2017）.北京：中國地球物理學會，中國地質學會，中國地震學會，等，2017：2.
［5］王益.綜合物探技術在煤礦燒變巖富水區探測中的應用［J］.西部探礦工程，2016，28(10)：119-121.
［6］張致源.物探技術在探測煤礦地質中的應用［J］.能源與節能，2021(6)：221-222.
作者:劉瑋 單位:山西省煤炭地質水文勘查研究院有限公司
