煤礦地質異常體綜合探測技術應用研究

王超偉

摘 要：在對礦井進行開采的過程中經常會遇到一些地質條件比較復雜的地區。想要對某地的地質情況進行詳細的了解，以便日后工作能夠得到更好的開展，就需要對地質勘探技術進行應用，使其在生產過程中的安全能夠得到充分的保障，以此來實現企業的經濟目標。煤礦勘探技術有著豐富多樣的類型，并且針對條件不同的范圍和環境能夠應用不同的技術。在進行勘探工作的過程中需要與實際情況相結合，靈活地對其進行運用，以此來實現預期的目標。本文對煤礦地質異常體綜合探測技術應用進行了研究分析，并提出了相關建議。

關鍵詞：煤礦地質;異常體;綜合探究;技術應用

0 引言

所謂的地質異常體指的就是在組成物質、構造結構以及序次成因方面較周圍環境的地質體以及地質體的組合方面有著顯著的差異，斷層、空洞、斷裂帶等都屬于這類特殊的地質。煤層的連續性會受到來自異常體的較大的影響，以至于無法對開采過程中的安全進行有效的保障，會導致事故發生的概率得到明顯的增加。

1 煤礦采空區的識別特征

1.1 分析采空區的地質特征

煤礦開采工程的作業受到采空區的影響在安全方面無法得到有效的保障，同時還會在穩定性方面威脅到地面的工程結構物以及建筑物的穩定性。所以，在對采空區開展地質勘察的工作中，首先應該要全方位地了解采空區的開采條件、巖層特征等，另外，還要從不同的狀態等方面針對采空區做到及時的查清，這些問題有著十分重要的作用[1]。

1.2 分析采空區地震特征

對煤層進行大量的開采，會使一部分煤柱殘留，就是所謂的采空區，在對連續的煤層反射波進行獲取的過程中，想要通過三維地震勘探技術來實現是十分困難的，以此作為基礎依據來對地震時間進行剖析。主要有以下三個特征體現于時間剖面上：（1）逐漸弱化的煤層反射波，在采空區的臨界處，會有不同的頻率出現于其反射波同相軸，并且會有不同的產狀，在采空區內部，其反射波同向軸呈現蠕蟲狀;（2）在對房柱式進行開采的過程中，受到煤層反射波弱化的影響，較大的頻率變化以及產狀變化會出現于同相，較周圍非采空區的反射波來說有著較大的差距，逐漸增強的趨勢是處于煤層反射波下部位置的層位反射波在同相軸方面呈現出的現象，并且在頻率以及產狀方面也會有不同的表現，分析整張剖面，較強的反射波在無采空區地段，但是在其下覆層位反射波卻比較弱，而且，完全相反的情況是反射波在有采空區的地段煤層所呈現出來的，導致明顯的反差出現于兩者之間的數據中;（3）如果煤層完全采空了，現場如果發現少量煤柱殘留下來，在地震時間剖面上的反射波上將無法得到呈現[2]。

2 對陷落柱的特征進行識別

2.1 對陷落柱的地質特征進行分析

由于長期受到地下水的侵蝕下伏易溶巖層產生了大量的空洞，這就是煤礦當中的陷落柱，這種情況對上覆巖層的穩定性造成了極大的影響，桶裝柱體結構的形成是由于溶蝕空間受到上覆巖層的塌陷與冒落導致的。

2.2 陷落柱地震特征分析

陷落柱與圍巖之間的主要差別是陷落柱探測的物性基礎的差異。對地震時間剖面進行具體的分析，發現陷落柱主要對以下幾點進行了涵蓋：（1）中斷的反射波組或是弱化的能量，其中陷落柱的邊界就是其斷點位置或使其能量發生改變的位置;（2）產狀突變或扭曲是反射波同向軸所呈現出來的現象;（3）分叉合并以及圈閉現象是反射波同向軸所呈現出來的現象。陷落柱的內邊界就是其分叉與合并點的位置;（4）相位轉換是反射波所呈現的現象，當反轉現象產生于極性中，陷落柱的邊界就是其反轉的起始點;（5）從疊加時間的剖面上的斷陷點繞射波或延遲繞射波出現的時間，就是陷落柱的時間邊界;（6）陷落柱的方差邊界指的就是對反射波立方體內的差異通過進一步放大，并用深色進行顯示;（7）陷落柱的瞬時邊界指的就是，分叉合并、分叉轉換以及圈閉現象出現于逐漸弱化的連續性的反射波內，其消失或者中斷的現象在反射波能量信號中產生的時間[3]。

3 巖漿巖侵蝕的識別特征

3.1 分析巖漿巖的地質特征

巖漿巖是由于受到冷凝導致巖漿形成巖石結構物，其具有能夠對冷凝環境以及殘留物的形成過程中的特征痕跡進行反映的能力。無論巖漿巖最后會流向哪里，都不會完全與周圍的巖層融為一體，不同的成分性質，導致了其有著較為明顯的分界。侵入巖是由于地幔上的巖漿或者地殼深處的巖漿通過對固定通道的順沿最終上升至地殼所形成的[4]。來自化學以及物理條件方面的變化，巖漿在化學、礦物以方面的成分也會產生相應的變化，同時其自身的性質也會產生改變，所以巖漿巖形成于自然環境中，會導致其自身具備的特點更加復雜多樣化，沒有一個方面是不會產生變化的。

3.2 巖漿巖地震特征分析

產生于礦坑內局部煤層受到巖漿巖侵蝕極易造成缺失或損壞的現象，顯示或弱化的現象出現于煤層反射波同向軸的時間，就是地震時間剖面的主要體現，條狀帶的分布可以從平面上觀察到。由于煤層沖刷帶的差距巖漿巖體的頂面形成的反射波幅度較強。

4 識別火燒區的特征

4.1 分析火燒區地質特征

開始燃煤后，高溫對巖石的炙烤使巖層會出現變質，并且燒變巖層在顏色上會出現赭石色、淺紅色以及淺黃色的改變。地表巖層中出現裂隙度增大的現象，土的質地變得更加松軟，導致大片潮濕土的出現，并且其所形成的外殼又硬又薄，大多呈現棕紅色，并且在氣味上與硫化氫類似，這就是地下部分化學變化的體現，是由于熱氣持續推動氣體上升，最終到達地表所導致的。當赤鐵礦、黃鐵礦等成分產生于頂板與地板圍巖之中的時候，由于高溫的炙烤，會對其物理化學的性質進行改變，導致導電差的產生、高電阻氧化物的產生，受到磁性物質產生與高溫的分解過程中[5]。

4.2 分析火燒區地震特征

開始燃煤后，下部圍巖會受到高溫炙烤，根本性地改變了其物理特性，受其影響，會對巖層的層狀特征造成嚴重的破壞，最后使縫隙擴大，最終巖層破碎。煤層的物理化學性質受到此類情況會出現較大的變化，弱化或消失的煤層反射波、凌亂的反射現象以及連續性明顯變化在同相軸上的呈現，都是其在地震反射波上產生的反映。無明顯成層性的反射是其總體的體現。

5 綜合探測技術

5.1 將瞬變電磁法應用在探測工作中

將該方法應用于在探測工作中，優點在于能夠使探測工作更加便捷靈活、使探測工作的效率得到了提升，此外，對于異常體的敏感度較強。所以，這種方法在實際工作中得到了普遍的應用。這種方法在地面瞬變電磁的基礎上進行了不斷的完善與改進，才能夠得以應用。在對二次場的測量中應用此技術，可以對不同深度的地質特征進行獲取。如果有異常體出現于探測環節，就需要對其大小與位置先進行確定。利用小線圈來進行發射和接收是該項技術的主要應用，通過對這個原理的應用，不論多么復雜的工作環境都能夠對其進行很好的應用，例如探測巷道上下前后方是否存在異常體。

5.2 在異常體探測工作中應用炸藥法地震探測技術

從布局方面來說，巷道內部的地震探測系統與地面探測系統有著共同性，兩者之間的差別在于前者空間較狹隘，通常在巷道的側面對檢波器進行設置，在掌子面產生炸藥震源。反射界面遇到地震波會導致其產生反射波，相關信息會被設置于巷道的檢測設備所接收。并且由于巷道有著尤為特殊的環境條件，想要使表層的干擾得到減少就可以在次環境下進行激發。地震波高頻與能量衰減的現象會由于靠近目標物體而進行減少，以此來確保所獲得的結果更加精確。

5.3 在異常體探測工作中應用隨掘地震探測技術

與一般性反射方法相比該方法有所不同，在開展巖石的掘進以及切割工作時借助了對設備的應用，在掘進與切割的過程中所產生的波動就是震源。一般在巷道后方設置檢波器，使其能夠對掌子面前方的反射波進行有效的接收。與一般性反射方法相比，在實際工作中對此方法的應用，能夠使異常體探測工作的有效性得到提升，還能夠對其安全性進行保障，也不會影響到正常的施工，除此之外，還能夠在時間上進行提升。

5.4 在異常體探測工作中應用微動探測技術

該方法主要是對專用的檢波設備進行了應用，在對天然微動信號的獲取過程中對特有的觀測臺陣進行了借助，然后通過處理、分析數據，提取波面信號等工作來對橫波的結構進行獲取，利用反演的形式來獲得結果，以此來對地質構造進行探測。想要在大小以及具體位置方面對異常體進行確定，可以通過對微動探測技術的應用來實現，還能夠對異常體的發育情況進行研究，分析其是否會影響工作的進展。

6 結語

在對煤炭進行開采的過程中，如果不能準確地對地質條件進行分析，就會導致后期工作的安全性無法得到保障。地質異常體的存在會嚴重地威脅到正常工作的開展，加大其風險度。在對地質異常體進行探測的過程中，需要與異常體的特征相結合，在對方法進行選擇的時候要具有針對性，以此來保障探測結果的精確性，從而使后期工作的開展能夠更加安全可靠。

參考文獻：

[1]許曉東.煤礦地質異常體綜合探測技術應用分析[J].內蒙古煤炭經濟，2016（23）：337.

[2]周波，辛冰.煤礦地質異常體綜合探測技術應用研究[J].內蒙古煤炭經濟，2017（14）：103.

[3]冼偉東.煤礦地質異常體綜合探測技術應用研究[J].煤炭與化工，2014（11）.

[4]銀躍華.礦井工作面地質異常綜合探測技術應用[J].中國煤炭地質，2013（23）.

[5]劉洋.綜合物探技術在煤炭礦井水文地址中的應用研究[J].山東工業技術，2017（72）.