浅析矿山地质保障中地球物理探测技术面临的挑战

朱瑞娟

（大同煤炭职业技术学院，山西 大同 037000）

自从我国进入到21世纪以来，国家快速发展，而在这发展中对于资源的需求快速增加，煤炭资源也是其中之一。我国当前的原煤产量较多，2018年，全国原煤产量完成36.8亿t，同比增长4.5%。煤炭地质工作不仅能够保障煤矿开采的安全性，而且还贯穿在煤炭资源勘查、煤矿设计、煤矿开采与利用的各个环节当中。但是因为我国煤炭开采难度日渐增大、煤矿开采深度不断提升，导致煤矿开采工作面临高瓦斯、高水压、高地温、开采条件复杂等诸多问题，这也为地球物理探测技术实施带来了较大挑战。本文将针对煤矿地质保障中地球物理探测技术面临的挑战进行详细分析。

1 当前地球物理探测技术在矿山地质保障中的运用

在矿山开采中，对于地质开采的安全影响因素有很多，如地质条件出现异常开发部、煤层的储存环境、地质构造的情况等等。煤矿地质保障在建设与发展的过程中，已经构建出了相对较为完善的探测技术内容，例如“物探、化探、钻探”，并衍生了许多探测方法。钻探技作为一种较为高效、直接的手段，具备较高的精准性，并且适用范围相对较广，但是也存在很多问题，如使用时会产生较高的费用、使用时的时间比较长、信息资料不完善等等。而地球物理探测技术与其他的方法比较，有着自有的优点，如具有庞大的信息量、成本不高且速度反应比较快等，所以在实际进行运用时具备较高效率[1]。地球物理探测技术主要分为三个类型，分别是地面物探技术与装备、矿井物探与装备、综合物探技术。①针对地面物探技术与装备来说，主要的技术实施方法为多种物探的技术手段，如地质雷达法、孔间透视法、直流电法等等几种。地面物探技术与装备，已经在矿井设计、采取划分、采面划分、采面优化、水文地质勘查等环节当中广泛运用，并且取得了较好效果。②针对矿井物探技术与装备来说，其中涵盖了多种方法，如一些电磁波探测的技术，包括高密度电法等方法。而在探测矿井时，也运用了如地质雷达法等技术，所运用的范围相对较为广泛[2]。③对于综合的物探技术而言，其方法是较多的，而且在施工、布置方面也是灵活的，对于一些需要超前探查且面积较大的地质而言比较合适。在矿井物探时，因为距离探测目标相对来说是比较近的，因此分辨率也比较高，用于超前以及近距离的预测。虽然我国当前地球物理探测技术呈现出进步态势，但是相比其他发达国家来说，仍具备一定差距，还需不断创新与完善。

2 矿山地质保障中地球物理探测技术面临的挑战

（1）空采区隐患较大。上世纪八十年代受到“有水快流”政策影响，导致遍地小煤矿现象泛滥，滥采滥挖的现象与日俱增，并且留下了很多空采区。我国政府从2005年来时，不断取缔并关闭了诸多不法小煤矿，在整顿的过程中发现很多隐藏的矿难、煤矿事故[3]。空采区已经成为当前煤炭生产工作最大的生产隐患，虽然当前地面三维地震与瞬变电磁法联合手段，能够对空采区的范围大致圈定，但是很难对穿采单条巷道位置与范围进行判断，并且该技术解释结果具备多解性，很难对空采区的实际情况进行全面把控，在一定程度上无法满足“安全高效”需要，为地理的物理探测技术，带来了极大影响与挑战。

（2）超长、超宽工作面隐伏构探测受限。在我国煤炭开采逐渐走向正规化、规模化的当下，转变了传统“小、散、乱、差”的局面。通过重组用改制，针对小型、综合水平较差的煤矿进行了整合。就陕西地区来说，截止2009年，从原本2200多家煤炭企业，减少到了130家，有重点的培育大型煤炭企业，并且依靠科技技术进步，构建出了集约型超长、超宽工作面矿井。

超大、超深矿井，一般所采用的支护手段是利用材料，如工字钢金属、锚杆等，同时，在煤矿井下有很多复杂的设备，如掘进机、采煤机等等。实际开展地球物理探测技术的过程中，导致一起发射功率受到一定限制，容易出现探测距离受限、资料信噪比偏低等诸多问题，很难适应超长、超宽工作面隐伏构造探测需求。

（3）动力灾害预警技术缺乏完善性。在实际开展采矿工作时，因为开采深度不断加大，所以很容易出现动力灾害问题。深部开采过程中，地质动力关系非常复杂，容易导致一些动力灾害问题，如煤及瓦斯突出等等。因为采矿工作对原本地质平衡带来了不良影响，因此会引发局部地段应力的异常情况，突发各种隐藏型的地质灾害，如断层活化等等。但是纵观我国地球物理探测技术来看，对于动力灾害预警的技术相对缺失，并未具备一个完善的技术手段可以对动力灾害进行勘测、监控、预测，这也是地球物理探测技术面临的一项巨大挑战。

3 矿山地质保障中地球物理探测技术未来展望

结合当前地球物理探测技术的实际情况，相信我国地球物理探测技术将会朝着新的方向发展。①解决综合问题能力方向发展。在我国信息化技术与科技技术不断发展的当下，高密度全数字三维地震勘测技术，在实践当中取得了良好的效果。并且在淮南矿区实验使用当中取得了良好效果，象征着我国矿区采前构造勘探朝着新方向发展。并且单一地球物理探测技术具备多解性，为了可减少多解性，要综合运用多种方法，确保勘探工作的精准度[4]。②动力地质灾害预测技术更加完善。动力地质灾害具备隐藏性，在未来地球物理探测技术在实际运用的过程中，通过多内容的监测和分析，如对温度、电阻率、波速等，优化研发动力地质灾害预测技术，实现与时俱进。③创新动力地质灾害预测技术。在未来的时代发展之下，煤矿开采工作将会面临更多的挑战与复杂的地质环境，还需要保持与时俱进的眼光。切实有效的通过煤炭资源勘查、矿井优化设计、矿井基本建设、井巷开拓工程等诸多手段，配合动力地质灾害预测技术，切实保障煤矿开采生产安全。

4 结束语

总而言之，我国煤炭资源分布较为广泛，不同煤矿地质所开采条件不同，很容易造成煤矿灾害以及煤矿安全事故。煤矿地质保障系统应该结合煤矿生产的实际情况，从整体构架、研究内容、保障目标、配套技术等层面出发，展现出煤矿地质保障实际效率。煤矿地质保障系统当中地球物理探测技术使用效率较高，并且已经成为保障煤矿生产安全的重要技术手段，随着地球物理探测技术的不断深入发展，我们有理由相信，地球物理探测技术在煤矿开采地质保障系统中，可以充分发挥其应有的作用。