用物探技術尋找煤礦“看不見的災害”

國務院安全生產委員會制定印發(fā)的《關于防范遏制礦山領域重特大生產安全事故的硬措施》明確要求，礦山企業(yè)必須按規(guī)定采用鉆探、物探、化探等方法相互驗證，查清隱蔽致災因素并采取有效措施后方可進行采掘作業(yè)。

如何用物探技術找到隱藏在地層中的致災因素？近日，記者采訪了中國煤炭地質總局地球物理勘探研究院院長段建華。

物探具有“多快好省”的特點

物探是地球物理勘探的簡稱，即通過研究和觀測各種地球物理場的變化來探測地層巖性、地質構造等地質條件的一種手段。

“就像去醫(yī)院看病，物探相當于做CT，鉆探相當于穿刺，化探相當于體液檢查?！倍谓ㄈA說。

相對于鉆探、化探，段建華用“多、快、好、省”來總結物探技術在煤礦隱蔽致災因素普查中的獨特優(yōu)勢。

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，利用交班的時間，半小時、一小時就可以快速完成一次數(shù)據探測采集；省，就是成本低。

在段建華看來，物探技術最大的優(yōu)勢是“好”。

一方面，物探對礦山生產的影響很小，地面物探則沒影響；另一方面，別的方法難以探測的規(guī)模較小或需要精確控制的致災因素，物探可以探測到。

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，沒有頭緒。實際工作中，工作人員可以先用物探方法從面上圈定，再通過適當打鉆進行驗證。

物探的這些特點，使其在煤礦隱蔽致災因素普查技術中占據了主體地位。

物探鉆探要一體化

《礦山隱蔽致災因素普查規(guī)范 第2部分：煤礦》把導致煤礦災害的地質因素分為7大類，分別是采空區(qū)、封閉不良鉆孔、地質構造、水源與通道、瓦斯、沖擊地壓、露天煤礦邊坡。

“其中，對煤礦生產安全影響很大、探測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。”段建華表示，這些致災因素通過物探技術能在一定程度上實現(xiàn)精準探測。

段建華以探測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因素普查中的應用。

對于水源及導水通道的探測，電磁類方法是首選。

對于多層采空積水區(qū)，上部含水層會產生低阻屏蔽效應，讓電磁感應信號難以下傳，也就難以探測下層采空積水區(qū)。

“面對這種情況，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。”段建華介紹。

電磁類方法探測含水體，其在平面上的分辨率非常高，但垂向上受體積效應影響，精度沒有那么高?！拔覀冞€可以在鉆孔里應用電磁類方法探測，提高垂向上的分辨能力?！倍谓ㄈA介紹，通過地面、井中聯(lián)合探測，可以大幅度提高解釋成果的準確率。

在此基礎上，輔之以鉆探、水位測試等，對采空區(qū)積水量進行精確計算，進而采取針對性防治措施。

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^將工作面設計得短一點，減小開采強度，避免上三帶波及到采空積水區(qū)。通過物探鉆探工程治理一體化，最大程度保障煤礦安全。

目前，物探技術在絕大部分隱蔽致災地質因素普查中都起到重要且不可替代的作用。

要對物探數(shù)據進行二次開發(fā)

“最早的物探，主要關注那些會影響生產布置銜接的大構造?，F(xiàn)在，我們就把原來勘探的資料拿過來，進行二次開發(fā)，利用現(xiàn)在的處理技術和自主開發(fā)的特色方法，結合巷道及開采揭露資料，分析解釋細小構造、反演巖性以及是否存在瓦斯、水害等致災因素。”段建華說。

要查清煤礦的隱蔽致災地質因素，野外數(shù)據采集只是工作的一小部分，數(shù)據處理解釋更為重要。

“和醫(yī)院拍CT類似，一般情況下，只要設備差不多，拍出來效果都一樣。但不同的大夫，能看出不同的結果?！倍谓ㄈA說。在資料處理解釋中，技術人員的經驗、對煤礦地質情況的了解掌握都非常關鍵。

段建華介紹，目前，利用物探技術開展隱蔽致災因素普查，難點主要有兩方面。

一是方法選擇。無論哪一種物探方法，都有其適應性，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。

二是新技術、新方法研究及推廣應用相對來說比較少。傳統(tǒng)地質勘探主要是為了滿足生產規(guī)劃需要，把大構造查清楚就可以了。但導致各種災害的往往是一些小構造，這就對勘探精度提出了更高要求。

對于未來發(fā)展，段建華表示，要通過對開采礦井測量、鉆探、物探、采掘、監(jiān)測等多源地質信息進行深度融合，形成高效智能精準“井—震—電—鉆”協(xié)同勘查技術體系，研究建立基于智能物探大數(shù)據透明地質建模的煤礦隱蔽致災因素普查系統(tǒng)，開發(fā)地質災害因素預警功能和巡查分析功能，實現(xiàn)隱蔽致災地質因素高精度超前綜合探查、動態(tài)監(jiān)測、災害因素預警預報，最大程度保障煤礦安全高效生產。（鄢麗娜）

來源：中國煤炭報

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