物探技术在探测煤矿地质中的价值

物探技术在探测煤矿地质中的价值

王希

中国煤炭地质总局一一九勘探队，河北 邯郸 056000

摘　要：随着煤矿开采技术的不断改进，我国的机械化和自动化水平不断提高，同时，煤矿的地质条件随之也受到更高的要求。近年来，物探技术在煤矿地质勘探中发挥了重要作用，物探技术可以准确定位煤矿的各种地质条件和地质因素。可以通过物探技术提供科学有效的数据支持和专业建议，为煤炭项目的有序发展做出杰出贡献，因此本文将研究和分析物探技术在煤矿地质勘探中的应用。

关键词：物探技术  探测煤矿地质：价值

物探技术广泛应用于中国煤矿地质勘探，发挥着极其重要的作用和价值。但是在实际开采中难免会发生很多突发状况，不仅严重影响煤矿开采效率，还造成巨大的安全风险和事故，威胁矿工的生命和安全。因此在煤矿勘探工作中，不断引进先进的勘探技术，提高开采效率，降低开采风险。研究表明，有效应用勘探技术可以加深对煤层结构的认识和理解，在有效预防开采过程中的地质灾害方面发挥关键作用，进而提高煤炭生产的安全性和煤炭企业的经济社会效益。在煤炭工业的发展中发挥了积极作用。

一、物探技术在探测煤矿地质中的价值

煤炭是中国最重要的能源之一，在提升中国整体经济实力方面发挥着重要作用，目前我国正处于一个新能源时代，煤炭仍然是确保社会稳定发展的重要能源之一，也是国民经济的重要来源。我国煤炭行业的相关部门和行业应采取适当措施，确保煤炭行业的稳定发展，确保煤炭供应的正常稳定，目前我国煤炭开采相对集中于地下开采，地下生产环境不稳定且复杂。由于二次生产过程老化，不能很好地适应地下工作环境，不能满足安全生产要求，严重阻碍了我国煤炭工业的全面发展。同时，煤矿地下施工条件不可预测且复杂，随着煤矿井下作业深度和工作量的大幅增加，井下作业经常发生安全事故，不仅降低了工作效率，还威胁到井下工人的生命和财产。因此，在煤矿地质勘探中应用检测技术非常重要，不仅可以全面、系统地掌握煤矿的地质结构，而且可以避免在施工过程中的突发状况的出现。

二、煤矿地质探测中常用的物探技术

1.电阻率测井

地层的电阻是不同岩石的固有特征，反映了岩石对电流的导电性。电阻率测井有两种基本形式，一种是电测井，另一种是电感测井。电测井是一种测量具有一系列电极的地层电阻的方法。电流在两个电极之间流动，并测量彼此之间的总电压。根据已知的地层电流模型，测量的电压可转换为地层电阻率。电流模式是一个函数，表示不同参数（如盐度、钻井液等）之间电极的距离。因此，许多读数将转换为地层电阻测量值。

电极的距离影响测量深度。勘探深度是从煤田井进入岩石的数据总量的50%的辐射深度。地层电阻根据检测深度而变化。因为在钻井过程中，当钻头压力高于地层压力时，泥浆过滤器穿透渗透岩，在井附近的渗透层中形成泥浆渗透区，在井壁上形成泥浆，从而导致泥饼、侵入带和非侵入带之间存在差异，测微原理就是基于此。它测量钻孔附近两个不同深度的电阻率，一个是泥饼的电阻率，另一个是地层（或煤层）的电阻率。因此，在穿过地层间隙的钻探过程中形成粘土泥饼，两条强度曲线分离。微强度井曲线的振幅差异使我们能够定性评估地层裂缝的发展程度。

2.自然电位测井

自然电势测量（SP）通常与电阻测量（技术上来说是非电阻率）相关。该电势通过电极的简单组合测量表面电极的俘获电势和固定电势之间的差。自然电位通常是与盐水（例如溶液过滤器）发生电化学反应的结果。在多孔或渗透环境（如储层岩石）中与其他盐度（如储层水）碰撞时发生。当已知其他因素（如溶液电阻率、地层温度等）时，自然电位的主要用途是显示渗透岩石（储层）和地层水盐度（电阻率）。因此，在某些地区，潜在自然测量有时可以用作地层渗透率的定性指标，但不能用于仅含有天然气的地层井。为了改善这一点，可以在将水放进筒后进行自然电位测量。

3.自然伽玛测井

自然伽马辐射测量是测量地层发射的自然伽马辐射并记录地层的自然放射性。所有岩石都代表了过去和未来地下岩石中一定量的天然放射性。它发射的伽马辐射量取决于岩石中钾、和铀的含量。泥浆通常不渗透，不存在有流体的可能性。它比有效裂缝中发育良好的岩石具有更高的放射性。

煤层的整体自然伽马活性通常较低（通常小于70api）。然而，如果煤中有更多的粘土矿物或地层脉搏，测得的天然数值放射性就会增加。在某些局部条件下（如高岭土含量高，含量变化范围大），可根据自然伽马的大小测定灰分。

三、物探技术在探测煤矿地质中的应用

1.探测煤矿地质构造

地质构造将直接或间接影响煤矿地下工作面的布局，也会影响地下工作面的效率和安全性，因此，在地下施工之前，相关施工人员应系统全面地检查井下地质构造。但是，由于钻井技术只能有限地获取信息，而且获取时间太长。因此，在大型煤矿的地质井下，有必要将地震勘探技术应用于煤矿的地质勘探。地震勘探技术应用广泛，可满足不同需求。它可以测井落差超过2米的断层或直径超过20厘米的落差柱。在实际应用中，地震勘探技术不能应用于检测新的地质构造，如落差小于2米的断层或煤层间隙，无线感应技术可应用于煤矿地质调查，在与钻孔或断层等地质构造碰撞的情况下，而无线感应技术可以很好地接收来自结构的各种信号。还可以很好地分析一些有关空隙或缺陷的相关信息。

2.在地质灾害防治过程中的应用

　1.物探技术的原则

　综合大量信息：由于灾害地质体与周围介质当中存在着很多的物理差异，所以，为了能够避免物探异常出现结论的多样化，需要使用多种物探技术来得到多种参数异常，从多个角度，汇集大量信息数据综合分析灾害地质形成条件和特点，如此就可以有效提高物探信息的准确性、有效性。

　优化组合：一般根据不同物理特性存在的差异，选择对应的物探方式来研究试验所知的灾害地质地段，然后将各种方法测得的实验结果进行对比分析，组合使用各种物探方法，增加勘探的效率提高经济效益，对各种方法进行优化处理，按照“查清问题”的标准，进行资本节约。在物探工作开始前，需要全面收集数据资料并分析勘探区域的地质资料，然后根据收集到的各类信息数据进行系统处理，保证理论推断准确可靠。

　2.物探技术勘探地质灾害方法

　在发生地质灾害时通常都会具有同样的特点，那就是不管什么地质灾害都会在一定程度上造成地球物理场出现变化。伴随勘察精度的定性化和定量化发展，物探技术在地质灾害勘察中的应用也逐步发展成熟啊。所使用的方法主要有：

　2.1电法：通过不同电极装置的应用，探讨水平方向与垂直方向观察的地质体特点，根据电性差异，来解决地质出现的各类问题。有许多的地质灾害调查显示，深度测量和高密度测量系统，在塌陷，岩溶，山体滑坡等地质灾害发挥了重要的作用。灾害地质体和周围介质存有的电性，通常会因为充水溶洞以及低电阻发生的变化导致变异，电测曲线和横断图会显示电阻曲线扭曲及梯度的变化。高密度测量系统具有更好的分辨率及使用效果，可以增加分层能力，更加精确的检测目标，适用于探测堤防隐患和岩溶，山体滑坡，采空区的塌陷等地质灾害。

　2.2面波：多通道瞬态面波法属于新的岩土工程实验测量方法，非均匀介质当中所采用的面波传播方法，其中传播速度、传播频散形状及岩土物理力学相关特性三者间存有一定的关系，而这种关系能够解决许多工程地质存有的闯题。面波勘探法现如今广泛应用在路基施工中，具有较好的勘探效果，特别是勘探恶劣地质条件下的软土，滑坡等方面具有较好的作用。

四、结语

勘探技术在煤矿地质勘探中的有效应用，不仅可以准确探测潜在含水层和断层，还可以在一定程度上提高煤矿开采的安全性和可靠性。随着我国信息技术的快速发展，地球勘探探测密度逐渐增加，如何在煤矿地质勘探中有效应用勘探技术和物理技术进行最佳控制以预防地质和水灾害的能力对煤炭工业的未来发展至关重要，物探技术在煤炭工业未来发展中的应用范围将进一步扩大，应用价值将更大，从根本上提高煤炭开采的效率和质量。有效消除对人身安全的威胁，推动煤矿企业摆脱“高风险产业”的称号。