浅谈物探技术在煤矿地质开采方面的应用

浅谈物探技术在煤矿地质开采方面的应用

李慧峰

平顶山天安煤业股份有限公司勘探工程处，河南平顶山，467000

摘要：在煤炭企业的运营发展阶段，矿山下煤炭资源的实际开采，经常发生各种形式的地质和自然灾害，增加了煤炭开采过程的风险，甚至严重威胁到人民和周围人的生命和财产，地球物理探测技术在煤炭企业实际发展中的有效应用，可以帮助开采人员了解区域的地质构造情况和煤层的资源分布，有助于降低煤炭生产中地质灾害的可能性，提高煤炭企业的经济效益和社会地位。

关键词：物探技术；煤矿地质开采；价值

1 物探技术概述

物探技术是当前科学技术发展形成的地质勘查方式之一，通过对专业测量设备进行使用，对地质勘测区域进行全面测量，并且结合测量数据，利用计算机技术对获取的各项数据资料进行分析，从而对地质结构进行判断，为后续地质找矿与资产勘查提供相应的基础支撑。这种技术本身是新产生的，基本上在诸多矿物资源勘探中进行应用，尤其是矿产开采行业快速发展中，应该对物探技术进行全面发展，确保其更好应用到地质找矿与资产勘查中，有利于推动矿产开采行业持续发展。结合当前情况，物探技术有着多样化的勘测方法，能够划分为地震勘探、物探测井、点法勘测等内容。但是，在应用过程中，大部分地质勘探工作所勘测区域复杂性非常强，仅仅使用一种勘探方法是没有办法保障获取准确的勘探数据资料的，甚至对地质层结构中的物质无法判断，这就需要至少使用两种及以上勘探方法，有效增强勘探质量和效率。如果从地质找矿与资产勘查分析，物探技术在应用中，会对地质结构、隐藏区等全面了解，明确各个区域的资源分布特点，使用专业勘测设备，有效实现勘测目标。通过对物探技术的应用，很好解决人工勘探存在的问题，更好发现勘测区域中的资源，并且在复杂情况下，物探技术也能发挥作用，有助于降低勘测人员工作量。

2 物探技术的要素

2.1 引力

重力使矿石倾向于下沉，密度随深度增加。地球表面及以上重力加速度和重力势的测量可用于采矿勘探（见重力异常和重力测量）。表面重力场提供有关结构板的动态信息，地理层是形式的定义。如果海洋处于平衡状态，可以通过大陆延伸（如非常狭窄的运河），大地水准面将成为全球平均海平面。

2.2 热流

地球正在冷却，产生的热流通过地幔对流、地球动力学和板块结构产生地磁场。主要热源是热量和放射性。虽然有两个热边界层，核地幔边界和岩石圈边界，但热量通过电导率传递，大部分热量通过热对流传递到表面。地幔柱从地幔底部带走一些热量。地球表面的热流量约为4.2×1013W，是地热能的潜在来源。

2.3 振动

地震波是在地球内部或表面传播的振动。整个地球也可以称为正常模式或地球自由振荡的形式振荡。在正常情况下，地震仪用于测量波浪或地球的运动。如果波来自当地来源，如地震或爆炸，则使用多种测量方法。可以确定震源，地震位置提供有关板块构造和地幔对流的信息，地震波的测量是耦合波穿过的区域的信息源，岩石密度或成分的突然变化反射某些波，反射提供有关地表附近结构的信息，称为折射，是关于推测性深部地质构造的信息。

3 物探技术在煤矿地质开采方面的应用

3.1 探矿工艺

煤炭开采物探关键技术主要包括：三维抗震叠加的数据处理技术、岩性特征反演数据处理与分析物探高新技术、属性分析技术、高密度的三维数字抗震信息技术等。这种新技术手段的应用，大大提高了对煤炭开发环境早期监测的有效性，通过与三维抗震信息叠加的分析方式，有效的克服了传统地质勘探的图像清晰度不高、图像失真严重的缺陷，而且还对煤矿开发环境、地质结构边界等的细节位置进行了处理，从而大大提高了监测的准确度，而在物探中的岩性反演分析与解释则实现了对震害剖面的纵深分析，使其监测水平进一步提升，在富水层结构与物质的分布方面也获得了更广泛的运用，为后续的勘探工作提供了有力的支撑和数据依据。当运用于钻探工艺过程中，通过地震、能量、地震反射波等科学手段，掌握了煤炭开发的第一手数据，并经过大量统计、数据分析，使地震信息、地质资料得以更清楚的表达。而通过相关方法的应用，已经发挥了地质勘探的优势，分辨率高，密度大，覆盖面广，能够对地下深处实现一定深度的检测与研究，这一在实践中也得到了证明，而且随着数据的不断更新，越来越准确，为煤矿开采的生产提供了更多的信息。

3.2 二次地震资料处理和精细解释技术

过去，矿山开采、精细静校正是最主要的开采方式，在二次地震资料处理和精细解释技术中也有所体现。通过该技术的应用，煤矿地质构造信息能够及时了解，提升信息的真实性和准确性，确保地质勘测的精度。作为比较系统的工程，需要有较高的精度，才能完成二次精细处理，也要尝试多种不同的形式。要充分分析原始资料，掌握静校正参数和方法。有些煤层埋藏较浅，如果三维地震数据在早期施工连接中投影的最大偏差较小，则很难有效地进行低频和长波校正。整个结构和剖面中的结构之间会有明显的差距。因此，有关人员有必要合理选择计算参数，对平滑参数也要加以控制，才能开展后续的静校正计算。此外，单炮静校正野外地震记录后，CMP采集项目仍会有时差。剩余静校正以高频短波的形式显示，也会影响排列质量，用高频短波长的方式呈现，进而影响叠加质量，需要工作人员关注剩余静校正量的影响。在实际工作中，不仅要进行地表恒定剩余静校正，还要尝试将反射剩余静校正的全局优化结合起来，确保矫正效果更加准确，这样对煤矿地质的了解也会更加详细深入，得到的数据参与准确度得到保障。

3.3 岩性反演资料解释技术

在实际作业环节，全新的物探技术能够发挥出明显的作用，对弱反射波的检测效果更理想，地震剖面的纵向分辨率也有所提升。对开采人员而言，新的物探技术帮助他们掌握大量的信息数据，了解了煤矿含水层的富水情况以及瓦斯在煤矿中的分布区域，在后续的煤矿开采作业中，也能提供有效帮助。大量的存在于煤矿采区的钻孔资料，也可以有效利用起来，作为已有的边界条件，降低反演问题造成的消极影响。此外，作为煤矿的开采人员，在实际采矿作业环节，还可以尝试整合高分辨率垂直钻井数据和水平稳定地震二维高分辨率地震数据，了解顶底板岩性分布和煤层空间的实际情况。

3.4 属性体解释技术

在煤矿地质开采环节，应用属性体解释技术，通过二维数据的利用，计算出准确的地震反射波频率、能量等相关信息，结合计算得到的结果，也能构建准确的地震属性数据体。在实际应用中，属性体解释技术更加便捷，也能获取更准确的信息。将属性体解释技术应用于煤矿地质开采领域，能够获取准确的小型结构剖面图，煤矿地质开采也能有序推进。此外，属性体解释技术也是发展三维地震资料解释技术的关键，在后续阶段也会开展相应研究与探索。借助地震的反射波，可以了解深层地质结构等相关信息，提升三维地震勘探的效果。在地震波的传播过程中，由于传播介质的变化，也会存在一定差别。所以，地震波出现的频率、时间等因素都会受到一定影响。

4 结束语

随着煤矿开采机械化程度的提高，对煤矿企业的生产效率和质量提出了更高的要求。在煤矿开采生产的全过程中，采掘工人往往会遭遇各种地质异常和天灾人祸，不但给煤矿开采带来了极大的安全风险，而且对矿工的生命也构成了极大的威胁。但物探技术的运用，不但可以使采掘人员对煤矿开采的构造有一个全面的认识，降低其危害，而且还可以提高其经济效益和社会效益。

参考文献：
[1]张建强.物探技术在探测煤矿地质中的应用[J].当代化工研究,2021(12):90-91.

[2]曹武庆.物探技术在煤矿地质开采方面的应用[J].科技创新与应用,2020(25):174-175.

[3]郭小龙.物探技术在探测煤矿地质中的应用[J].江西化工,2020(03):369-370.