用物探技術(shù)尋找煤礦“看不見的災(zāi)害”

國務(wù)院安全生產(chǎn)委員會制定印發(fā)的《關(guān)于防范遏制礦山領(lǐng)域重特大生產(chǎn)安全事故的硬措施》明確要求，礦山企業(yè)必須按規(guī)定采用鉆探、物探、化探等方法相互驗證，查清隱蔽致災(zāi)因素并采取有效措施后方可進(jìn)行采掘作業(yè)。

如何用物探技術(shù)找到隱藏在地層中的致災(zāi)因素？近日，記者采訪了中國煤炭地質(zhì)總局地球物理勘探研究院院長段建華。

物探具有“多快好省”的特點

物探是地球物理勘探的簡稱，即通過研究和觀測各種地球物理場的變化來探測地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)條件的一種手段。

“就像去醫(yī)院看病，物探相當(dāng)于做CT，鉆探相當(dāng)于穿刺，化探相當(dāng)于體液檢查。”段建華說。

相對于鉆探、化探，段建華用“多、快、好、省”來總結(jié)物探技術(shù)在煤礦隱蔽致災(zāi)因素普查中的獨特優(yōu)勢。

多，即方法手段多，物探可分為地震類、電法類、重力類、磁法類、放射性類等方法，也包括地面、井中以及礦井物探；快，即相較于鉆探，物探速度快，利用交班的時間，半小時、一小時就可以快速完成一次數(shù)據(jù)探測采集；省，就是成本低。

在段建華看來，物探技術(shù)最大的優(yōu)勢是“好”。

一方面，物探對礦山生產(chǎn)的影響很小，地面物探則沒影響；另一方面，別的方法難以探測的規(guī)模較小或需要精確控制的致災(zāi)因素，物探可以探測到。

比如，要普查煤礦的采空區(qū)及積水性，如果單靠鉆探，則難以操作，沒有頭緒。實際工作中，工作人員可以先用物探方法從面上圈定，再通過適當(dāng)打鉆進(jìn)行驗證。

物探的這些特點，使其在煤礦隱蔽致災(zāi)因素普查技術(shù)中占據(jù)了主體地位。

物探鉆探要一體化

《礦山隱蔽致災(zāi)因素普查規(guī)范 第2部分：煤礦》把導(dǎo)致煤礦災(zāi)害的地質(zhì)因素分為7大類，分別是采空區(qū)、封閉不良鉆孔、地質(zhì)構(gòu)造、水源與通道、瓦斯、沖擊地壓、露天煤礦邊坡。

“其中，對煤礦生產(chǎn)安全影響很大、探測難度也很大的主要有采空區(qū)積水、底板突水、煤與瓦斯突出、頂板冒落、沖擊地壓等?！倍谓ㄈA表示，這些致災(zāi)因素通過物探技術(shù)能在一定程度上實現(xiàn)精準(zhǔn)探測。

段建華以探測難度比較大的多層采空區(qū)積水為例，介紹了物探在煤礦隱蔽致災(zāi)因素普查中的應(yīng)用。

對于水源及導(dǎo)水通道的探測，電磁類方法是首選。

對于多層采空積水區(qū)，上部含水層會產(chǎn)生低阻屏蔽效應(yīng)，讓電磁感應(yīng)信號難以下傳，也就難以探測下層采空積水區(qū)。

“面對這種情況，我們就采用井上、井下聯(lián)合立體方法，從下組煤巷道往上探測?！倍谓ㄈA介紹。

電磁類方法探測含水體，其在平面上的分辨率非常高，但垂向上受體積效應(yīng)影響，精度沒有那么高。“我們還可以在鉆孔里應(yīng)用電磁類方法探測，提高垂向上的分辨能力。”段建華介紹，通過地面、井中聯(lián)合探測，可以大幅度提高解釋成果的準(zhǔn)確率。

在此基礎(chǔ)上，輔之以鉆探、水位測試等，對采空區(qū)積水量進(jìn)行精確計算，進(jìn)而采取針對性防治措施。

比如，查清了煤層上部的積水，就可以采用地面直排等提前疏放措施。或是通過將工作面設(shè)計得短一點，減小開采強(qiáng)度，避免上三帶波及到采空積水區(qū)。通過物探鉆探工程治理一體化，最大程度保障煤礦安全。

目前，物探技術(shù)在絕大部分隱蔽致災(zāi)地質(zhì)因素普查中都起到重要且不可替代的作用。

要對物探數(shù)據(jù)進(jìn)行二次開發(fā)

“最早的物探，主要關(guān)注那些會影響生產(chǎn)布置銜接的大構(gòu)造?，F(xiàn)在，我們就把原來勘探的資料拿過來，進(jìn)行二次開發(fā)，利用現(xiàn)在的處理技術(shù)和自主開發(fā)的特色方法，結(jié)合巷道及開采揭露資料，分析解釋細(xì)小構(gòu)造、反演巖性以及是否存在瓦斯、水害等致災(zāi)因素?！倍谓ㄈA說。

要查清煤礦的隱蔽致災(zāi)地質(zhì)因素，野外數(shù)據(jù)采集只是工作的一小部分，數(shù)據(jù)處理解釋更為重要。

“和醫(yī)院拍CT類似，一般情況下，只要設(shè)備差不多，拍出來效果都一樣。但不同的大夫，能看出不同的結(jié)果?！倍谓ㄈA說。在資料處理解釋中，技術(shù)人員的經(jīng)驗、對煤礦地質(zhì)情況的了解掌握都非常關(guān)鍵。

段建華介紹，目前，利用物探技術(shù)開展隱蔽致災(zāi)因素普查，難點主要有兩方面。

一是方法選擇。無論哪一種物探方法，都有其適應(yīng)性，不同的地區(qū)需要選擇最適宜該地區(qū)的一種或幾種方法組合探測。

二是新技術(shù)、新方法研究及推廣應(yīng)用相對來說比較少。傳統(tǒng)地質(zhì)勘探主要是為了滿足生產(chǎn)規(guī)劃需要，把大構(gòu)造查清楚就可以了。但導(dǎo)致各種災(zāi)害的往往是一些小構(gòu)造，這就對勘探精度提出了更高要求。

對于未來發(fā)展，段建華表示，要通過對開采礦井測量、鉆探、物探、采掘、監(jiān)測等多源地質(zhì)信息進(jìn)行深度融合，形成高效智能精準(zhǔn)“井—震—電—鉆”協(xié)同勘查技術(shù)體系，研究建立基于智能物探大數(shù)據(jù)透明地質(zhì)建模的煤礦隱蔽致災(zāi)因素普查系統(tǒng)，開發(fā)地質(zhì)災(zāi)害因素預(yù)警功能和巡查分析功能，實現(xiàn)隱蔽致災(zāi)地質(zhì)因素高精度超前綜合探查、動態(tài)監(jiān)測、災(zāi)害因素預(yù)警預(yù)報，最大程度保障煤礦安全高效生產(chǎn)。（鄢麗娜）

來源：中國煤炭報

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