物探方法在煤矿地质灾害勘查中的应用杜斌

物探方法在煤矿地质灾害勘查中的应用杜斌

杜斌齐彦朋颜廷池

山东省曲阜市单家村煤矿，山东曲阜273160

摘要：为了有效保障开采安全作业，对煤矿地质给予有效的勘查是非常有必要的。近些年来，物探方法在煤矿地质灾害勘测工作中应用最为广泛，并且该种勘测方法的准确性较高，基于该项优点，在煤矿地质灾害工作应用的范围是非常广的。本文将针对物探方法在煤矿地质灾害勘查中的应用效果进行深入分析。

关键词：物探方法；煤矿；地质灾害；勘查；应用

中图分类号：P694；P631文献标识码：A

引言

随着我国社会经济的快速发展，对能源的需求量不断增加。煤矿作为一种重要的不可再生能源，在煤矿开采过程中，煤矿地质灾害是其中的重点关注对象，严重影响到人们的生活质量和财产安全。随着我国煤矿勘查技术的不断提升，物探方法逐渐被广泛应用，并且应用效果比较显著。

1.煤矿地质灾害的种类

1.1地面塌陷。

地面塌陷属于煤矿开采过程中比较常见的地质灾害，一般由于地表沉陷，造成地面矿区积水严重，在压力的作用下，再加上采煤速度过快，未按照要求预留保护煤柱，从而诱发地表沉陷，给采煤工作的安全性带来巨大的威胁。如果在开采结束后，由于地表沉陷会破坏耕地，造成矿区地面积水，严重的时候还会诱发山体滑坡，良田无法耕种，附近的居民被迫搬迁，地面上的建筑物，公路，桥梁等都会造成不同程度的损坏，再者，由于没有及时处理好矿井，地下水位在压力的作用下会渗透到矿井内部，煤粉灰经过长时间的催化作用和水解反应，会产生酸性废水，诱发地下水污染。

1.2山体滑坡。

在进行煤矿开采阶段，会导致工作面原始应力平衡遭到破坏，引发山体滑坡，其属于比较常见的自然灾害。山体滑坡会导致房屋被山上滚落的土石方压塌，造成重大的人员伤亡，所以必须采取一定的措施和技术手段防止灾害的产生。据统计，由于山体滑坡的危害我国每年造成的损失超过了数亿元。

1.3煤与瓦斯突出。

最近十年左右我国煤矿在开采过程中由于煤与瓦斯突出问题，矿井爆炸，人员伤亡严重。虽然，在开采煤矿的过程中，瓦斯的出现不可避免，但是，积极有效的做好相关的管理工作，就会大幅度的避免此类危险的发生，此外，需要做好煤与瓦斯突出事故的科技防止手段的研究。

1.4淹井灾害和矿井突水。

淹井灾害和矿井突水就是大量地下水涌入矿山井巷的现象，是煤矿生产活动中发生率比较高的自然灾害，其会对采矿工人的人身安全造成严重的威胁，而且导致煤矿企业生产效益大大折扣。因此，在进行开采之时，就需要在前期做大量的勘查工作，并且在矿井内部做好一定的安全措施。

2煤矿地质灾害特征

2.1群发性

煤矿的开采一般分为地下开采和地上开采，而不论是哪种开采形式都会导致煤矿附近的岩层原本平衡的状态被打破，岩层中的应力发生变化，煤矿附近岩层出现破坏，而这种破坏随着开采工作逐渐地推进不断扩大，进而产生一系列的地质灾害，而这就是地质灾害的群发性特征。

2.2衍生性

衍生性具体指煤矿的一个地质灾害的发生会导致后期一系列地质灾害的发生。例如开采人员进行水体下采煤时，如果开采方法不合理，会导致顶板裂隙发育，导通水体，易出现突水事故。随着煤层的不断开采，地下水通过导水裂隙带不断涌入采煤工作面以及巷道中，使得地下水水位下降，进而导致地下水上方岩层稳定的受力平衡被破坏，出现地面下陷。这就是煤矿地质灾害衍生性带来的后果。

2.3持续时间多样性

煤矿地质灾害的持续时间具有多样性，其中最为明显的两个特点如下：其一，突发时间短，破坏性大；其二，持续性时间长，具有渐发性。例如，煤矿地质灾害中的瓦斯爆炸与顶板破裂等都是突发性灾害，发生时间短，具有很大的危害。而塌陷灾害与土地盐渍化则属于第二种，开始影响较小，随着时间的推移，会对周边地表建筑物及土地产生较严重的影响。

3煤矿地质灾害勘查中物探方法的应用

3.1地震勘查方法

地震勘查法，是煤矿地质勘查工作中非常重要的一种方法，该项勘查方法将二维和三维勘测方法相结合，通过应用相应的设备对勘测区的地层进行强有力的撞击，并详细观察声波的震动情况。并将收集的信息进行深入的分析与处理，得出结论，对煤矿区地质的勘查起到非常大的作用。该项探测方法的优点在于，高精准，因此，要想保障地质勘查的精准性，会应用该项方法，但是该项勘测方法对设备以及技术的要求非常高，相对来说，勘测成本也会很高。

3.2放射性元素勘测方法

放射性元素测定法，是通过矿层放射物质的衰减，来判定矿山层中放射元素的浓度，进而来判断矿区放空区的位置，其准确性较高，应用较广泛。在针对煤矿地区灾害勘测工作中，我们会将氡元素作为测定中的主要元素。因为氡元素在整个矿层中分布非常均匀，所以，该元素也会发生连续性的变化，或者是在氡元素聚集以及转移的过程中，同样会发生变化，导致氡元素在地面上就会检测出发生的异常活动。氡元素会在这种环境下转移到采空区域，我们就可以根据氡元素的数据变化，准确的勘测出元素的变化，进而掌握煤矿区域的地质异常情况。其次，氡元素在煤矿层区内有上升的情况。这时，我们就可以在煤层空洞区或者裂缝区，对氡元素的密度进行精准的测量，进而掌握煤炭层的量需型和破裂状况，促使我们对滑坡灾害的预测。放射线测定方法，操作非常简便，对氮元素的浓度测试也相对较简单，但是，该种方法的监测结果比较单一，由于存在差异性，所以，监测结果的精准度稍微差了一些，并不能提供精准的勘测结果。

3.3瞬变电磁法

在物探测量法中，瞬变电磁法的应用非常频繁，该种方法是通过接地电源或者不接地电源的方式，通过间歇性的向地下发送电磁场，并针对电磁场进行测量。通过对电磁场的分析，来判断地下地质的特征、电气特征以及大小等，通过该种方法，能够全面掌握采空区、崩落柱、断层结构等的地质情况。

3.4高密度勘查方法

物探测量方法中，高密度探测方法的应用频率是最高的。在煤矿灾害勘查中，高密度探索方法是最有效的勘测方法之一。该种勘测方法，能够根据现场的勘测数据进行有效的突发性分布分析，通过对煤层的剖面数据分析，掌握煤层的抵抗率。再通过对煤层抵抗率的数据分析，促进掌握断层带、轮闭等地质的异常位置，并对灾害的发生，进行有效的预测。高密度探测法是根据两个电极的调查，通过电极的地下电的电位差，来对地质的测量电阻进行计算。

3.5三维和二维地震方式

对地震进行深入研究的时候，我们会通过高分辨率，以及准确的信息进行分析和空间分析，来进行探测对象的物理性质勘查，另外，再针对煤矿矿区实际的地质条件和环境进行详细的分析，之后选定有针对性的研究方式，以最小的经济投入，收获高质量的地质灾害勘查结果为基础，开展地质灾害勘查工作。根据地质以及环境条件在地震波场模拟分析的基础上，开展地球物理勘查工作，在该项勘测工作中，选择最适合的物理探测方法，可以有效的降低经济投入，从而获得最高的经济收益，所以，该项勘测方法促进了地球物理勘测方式的发展，能够明显的提高效率，保障地球物理探测的稳定性。

结束语

通过对地质灾害的勘查，我们能够及时的掌握煤矿地质的情况，通过对数据的分析，能够对煤矿灾害的发生得到预测分析，并通过分析结果，制定出有效的预防措施，进而对煤矿灾害起到良好的预防性，最大限度的降低煤矿灾害的发生率。

参考文献

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