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物探技术在煤矿水害防治中的综合应用

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  摘 要:随着我国对于煤炭的需求,造成煤矿开采过度,由此带来的煤矿水害引起了地质学家的关注,而煤矿水害会严重威胁煤矿开采和建设的安全问题,针对煤矿的开采,将物探技术应用到了地质测量,以预测灾害的降临。本文首先阐述了物探技术的传统方法并进行简要介绍,其次叙述了将物探技术运用到煤矿水害的必要性,最后介绍了如何运用物探技术来防止煤矿水害。
  关键词:煤矿水害;物探技术;煤矿开采
  如今,我国虽然实行计划生育政策在一定程度上降低了人口出生率,但是由于我国人口基数巨大,导致我国新生儿仍然巨大,随着人口的剧增,所需要的能源在不断扩大,便加速了对煤炭资源的开采,由于开采的巨大,会导致煤矿出现了水害,导致煤矿出现坍塌,造成人员伤亡。而物探技术,由于其可以有效的防止水害的发生,因此被用来防止煤矿水害。
  1 物探方法
  所谓物探技术,就是利用不同的波源,比如脉冲技术或者超声波以及电磁技术,对地质进行测量,从而根据不同的信号接收源与普通地质之间的区别,来预测地质的情况,起到预测灾害发生的作用。目前物探技术共用两种方法,分别是瞬变电磁法、三维地震法。
  1.1 瞬变电磁法
  瞬变电磁法属于时间域的电磁感应法,利用法拉第的电磁感应定律而形成,其原理是利用不接地的回线或者接地的线源向地下发送一次脉冲,在发射后,利用回线或电偶进行接收二次场,该二次场会随着地质的不同发生不同的变化规律,比如振幅的改变,频率的改变,或者衰减情况出现变化,通过对二次场的衰减特征,就可以预判出地质条件,从而对地质进行预判,有无地下水,地下水位以及软弱土层的情况,对煤矿开采前进行指导,进而防止煤矿水害的发生。
  1.2 三维地震
  三维地震采集是一种面积采集技术,其特点时利用炮点网格和检波点网格合理的组合而获得的分布均匀的地下数据点,由于三维的引入可以使得获得的数据量更大,不仅仅可以预测到地质情况,还可以通过网格上点的情况,将地质情况的三维空间展现出来,它可以通过网格点绘制出任意剖面的地质情况,如将其沿平行于xy平面剖开,则可以展示出其在某一深度的地质情况,沿平行于yz面进行剖开,则可以得到不同深度同一水平位置的地质情况。其特点为:数据量大,由于其反应的是三维空间,其维度的上升使得数据量剧增,大量的数据使得处理上变得困难,所以需要专业的软件进行处理才能获得准确的图像;第二偏移归位准确,大量的数据采集使得其可以很好的反应出真实的三维情况,从而其偏移归为非常准确。此种方法大大的提高了地震勘探的精确度,也可以用来测量出地下的一些复杂地质情况。
  2 物探技术的应用效果
  2.1 瞬变电磁法
  近些年来,瞬变电磁法由于其应用简单,数据处理容易,因此越来越得到大多数地质专家的应用,特别在一些空区积水及构造、陷落柱赋水等区域由于电阻率较低,因而更适用于运用瞬变电磁法,进而可以探测出地质构造,在预防水害时经常使用该种方法。
  2.1.1 瞬变电磁法探测陷落柱
  一般认为煤田的陷落柱一般于奥灰岩溶裂隙有关,由于岩石的裂隙,使得周围的地层由于地心引力的作用而下沉,造成陷落柱内的填充物十分复杂,由于物质的不同,导致其内部与外部的接触之处存在明显的密度及电性的改变,如果施加干扰便会导致底层塌陷使得正常层序被打断,造成事故发生,而利用瞬变电磁法可以在挖掘前探测接触面的电磁差异,从而判读陷落柱的问题,从而防止煤矿水害。
  2.1.2 瞬变电磁法勘察采空区
  在煤层采空区,会由于岩体的塌落造成电阻率明显变大,而当采空区出现沁水现象,那么水便会充满整个采空区,造成电阻率明显降低,据此便可以通过瞬变电磁法探测岩石的电阻率变化,进而预测出其含水情况,达到防止水害的目的。
  2.2 采区三维地震法探测陷落柱
  三维地震法由于其精度之高,一直被应用于复杂地质的探测,其可以详尽的展示出三维地质图,为煤矿灾害防治提供依据。通常情况下,煤层以及周围的岩石无论从密度或者电阻率或者形状都有着明显的差异,当煤层足够厚时就可以形成反射波,因此可以利用反射波形成对地质的勘察,当煤层星虫陷落柱式就会影响反射波的改變,当其中部于顶部破坏会造成反射波的中断和消失,使得数据缺失,这些便可以作为是否陷落柱发生破坏以及是否存在采空区的标志,以此来指导煤矿的开采从而防止水害的发生。
  3 结语
  煤矿灾害近年来成为了新闻的热搜,其危害程度巨大,除了对经济造成影响,其也造成了无数家庭变得破碎,严重影响到了人们的生活。因此国家应该重视煤矿开采的前期准备,做好地质勘查,特别是水害的发生,因为土体是离散颗粒,当水存在便会使其迅速塌陷,使得开采人员埋于土中,构成生命安全的威胁。因此地质专家在开采前应该利用物探技术对地质进行勘查,从而防止水害的发生,为相关施工人员的生命安全保驾护航。
  参考文献:
  [1]张鹏.中国煤炭矿井物探技术现状及展望[J].工矿自动化,2017(3):20-23.
  [2]庞贵艮.综合物探技术超前探测矿井导水构造的应用[J].煤炭科学技术,2017(s1):186-188.
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