用物探技術(shù)尋找煤礦“看不見(jiàn)的災(zāi)害”

國(guó)務(wù)院安全生產(chǎn)委員會(huì)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(yàn)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(guó)煤炭地質(zhì)總局地球物理勘探研究院院長(zhǎng)段建華。

物探具有“多快好省”的特點(diǎn)

物探是地球物理勘探的簡(jiǎn)稱，即通過(guò)研究和觀測(cè)各種地球物理場(chǎng)的變化來(lái)探測(cè)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?！倍谓ㄈA說(shuō)。

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

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(shí)間，半小時(shí)、一小時(shí)就可以快速完成一次數(shù)據(jù)探測(cè)采集；省，就是成本低。

在段建華看來(lái)，物探技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)是“好”。

一方面，物探對(duì)礦山生產(chǎn)的影響很小，地面物探則沒(méi)影響；另一方面，別的方法難以探測(cè)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(cè)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(méi)有頭緒。實(shí)際工作中，工作人員可以先用物探方法從面上圈定，再通過(guò)適當(dāng)打鉆進(jìn)行驗(yàn)證。

物探的這些特點(diǎn)，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(duì)煤礦生產(chǎn)安全影響很大、探測(cè)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(guò)物探技術(shù)能在一定程度上實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)探測(cè)。

段建華以探測(cè)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(duì)于水源及導(dǎo)水通道的探測(cè)，電磁類方法是首選。

對(duì)于多層采空積水區(qū)，上部含水層會(huì)產(chǎn)生低阻屏蔽效應(yīng)，讓電磁感應(yīng)信號(hào)難以下傳，也就難以探測(cè)下層采空積水區(qū)。

“面對(duì)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(cè)?！倍谓ㄈA介紹。

電磁類方法探測(cè)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(méi)有那么高。“我們還可以在鉆孔里應(yīng)用電磁類方法探測(cè)，提高垂向上的分辨能力?！倍谓ㄈA介紹，通過(guò)地面、井中聯(lián)合探測(cè)，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(cè)試等，對(duì)采空區(qū)積水量進(jìn)行精確計(jì)算，進(jìn)而采取針對(duì)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?；蚴峭ㄟ^(guò)將工作面設(shè)計(jì)得短一點(diǎn)，減小開(kāi)采強(qiáng)度，避免上三帶波及到采空積水區(qū)。通過(guò)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(duì)物探數(shù)據(jù)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)

“最早的物探，主要關(guān)注那些會(huì)影響生產(chǎn)布置銜接的大構(gòu)造?，F(xiàn)在，我們就把原來(lái)勘探的資料拿過(guò)來(lái)，進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，利用現(xiàn)在的處理技術(shù)和自主開(kāi)發(fā)的特色方法，結(jié)合巷道及開(kāi)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。”段建華說(shuō)。

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(lái)效果都一樣。但不同的大夫，能看出不同的結(jié)果。”段建華說(shuō)。在資料處理解釋中，技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)、對(duì)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(kāi)展隱蔽致災(zāi)因素普查，難點(diǎn)主要有兩方面。

一是方法選擇。無(wú)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(cè)。

二是新技術(shù)、新方法研究及推廣應(yīng)用相對(duì)來(lái)說(shuō)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(duì)勘探精度提出了更高要求。

對(duì)于未來(lái)發(fā)展，段建華表示，要通過(guò)對(duì)開(kāi)采礦井測(cè)量、鉆探、物探、采掘、監(jiān)測(cè)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(kāi)發(fā)地質(zhì)災(zāi)害因素預(yù)警功能和巡查分析功能，實(shí)現(xiàn)隱蔽致災(zāi)地質(zhì)因素高精度超前綜合探查、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、災(zāi)害因素預(yù)警預(yù)報(bào)，最大程度保障煤礦安全高效生產(chǎn)。（鄢麗娜）

來(lái)源：中國(guó)煤炭報(bào)

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