煤矿地质异常体综合探测技术应用研究

王超伟

摘 要：在对矿井进行开采的过程中经常会遇到一些地质条件比较复杂的地区。想要对某地的地质情况进行详细的了解，以便日后工作能够得到更好的开展，就需要对地质勘探技术进行应用，使其在生产过程中的安全能够得到充分的保障，以此来实现企业的经济目标。煤矿勘探技术有着丰富多样的类型，并且针对条件不同的范围和环境能够应用不同的技术。在进行勘探工作的过程中需要与实际情况相结合，灵活地对其进行运用，以此来实现预期的目标。本文对煤矿地质异常体综合探测技术应用进行了研究分析，并提出了相关建议。

关键词：煤矿地质;异常体;综合探究;技术应用

0 引言

所谓的地质异常体指的就是在组成物质、构造结构以及序次成因方面较周围环境的地质体以及地质体的组合方面有着显著的差异，断层、空洞、断裂带等都属于这类特殊的地质。煤层的连续性会受到来自异常体的较大的影响，以至于无法对开采过程中的安全进行有效的保障，会导致事故发生的概率得到明显的增加。

1 煤矿采空区的识别特征

1.1 分析采空区的地质特征

煤矿开采工程的作业受到采空区的影响在安全方面无法得到有效的保障，同时还会在稳定性方面威胁到地面的工程结构物以及建筑物的稳定性。所以，在对采空区开展地质勘察的工作中，首先应该要全方位地了解采空区的开采条件、岩层特征等，另外，还要从不同的状态等方面针对采空区做到及时的查清，这些问题有着十分重要的作用[1]。

1.2 分析采空区地震特征

对煤层进行大量的开采，会使一部分煤柱残留，就是所谓的采空区，在对连续的煤层反射波进行获取的过程中，想要通过三维地震勘探技术来实现是十分困难的，以此作为基础依据来对地震时间进行剖析。主要有以下三个特征体现于时间剖面上：（1）逐渐弱化的煤层反射波，在采空区的临界处，会有不同的频率出现于其反射波同相軸，并且会有不同的产状，在采空区内部，其反射波同向轴呈现蠕虫状;（2）在对房柱式进行开采的过程中，受到煤层反射波弱化的影响，较大的频率变化以及产状变化会出现于同相，较周围非采空区的反射波来说有着较大的差距，逐渐增强的趋势是处于煤层反射波下部位置的层位反射波在同相轴方面呈现出的现象，并且在频率以及产状方面也会有不同的表现，分析整张剖面，较强的反射波在无采空区地段，但是在其下覆层位反射波却比较弱，而且，完全相反的情况是反射波在有采空区的地段煤层所呈现出来的，导致明显的反差出现于两者之间的数据中;（3）如果煤层完全采空了，现场如果发现少量煤柱残留下来，在地震时间剖面上的反射波上将无法得到呈现[2]。

2 对陷落柱的特征进行识别

2.1 对陷落柱的地质特征进行分析

由于长期受到地下水的侵蚀下伏易溶岩层产生了大量的空洞，这就是煤矿当中的陷落柱，这种情况对上覆岩层的稳定性造成了极大的影响，桶装柱体结构的形成是由于溶蚀空间受到上覆岩层的塌陷与冒落导致的。

2.2 陷落柱地震特征分析

陷落柱与围岩之间的主要差别是陷落柱探测的物性基础的差异。对地震时间剖面进行具体的分析，发现陷落柱主要对以下几点进行了涵盖：（1）中断的反射波组或是弱化的能量，其中陷落柱的边界就是其断点位置或使其能量发生改变的位置;（2）产状突变或扭曲是反射波同向轴所呈现出来的现象;（3）分叉合并以及圈闭现象是反射波同向轴所呈现出来的现象。陷落柱的内边界就是其分叉与合并点的位置;（4）相位转换是反射波所呈现的现象，当反转现象产生于极性中，陷落柱的边界就是其反转的起始点;（5）从叠加时间的剖面上的断陷点绕射波或延迟绕射波出现的时间，就是陷落柱的时间边界;（6）陷落柱的方差边界指的就是对反射波立方体内的差异通过进一步放大，并用深色进行显示;（7）陷落柱的瞬时边界指的就是，分叉合并、分叉转换以及圈闭现象出现于逐渐弱化的连续性的反射波内，其消失或者中断的现象在反射波能量信号中产生的时间[3]。

3 岩浆岩侵蚀的识别特征

3.1 分析岩浆岩的地质特征

岩浆岩是由于受到冷凝导致岩浆形成岩石结构物，其具有能够对冷凝环境以及残留物的形成过程中的特征痕迹进行反映的能力。无论岩浆岩最后会流向哪里，都不会完全与周围的岩层融为一体，不同的成分性质，导致了其有着较为明显的分界。侵入岩是由于地幔上的岩浆或者地壳深处的岩浆通过对固定通道的顺沿最终上升至地壳所形成的[4]。来自化学以及物理条件方面的变化，岩浆在化学、矿物以方面的成分也会产生相应的变化，同时其自身的性质也会产生改变，所以岩浆岩形成于自然环境中，会导致其自身具备的特点更加复杂多样化，没有一个方面是不会产生变化的。

3.2 岩浆岩地震特征分析

产生于矿坑内局部煤层受到岩浆岩侵蚀极易造成缺失或损坏的现象，显示或弱化的现象出现于煤层反射波同向轴的时间，就是地震时间剖面的主要体现，条状带的分布可以从平面上观察到。由于煤层冲刷带的差距岩浆岩体的顶面形成的反射波幅度较强。

4 识别火烧区的特征

4.1 分析火烧区地质特征

开始燃煤后，高温对岩石的炙烤使岩层会出现变质，并且烧变岩层在颜色上会出现赭石色、浅红色以及浅黄色的改变。地表岩层中出现裂隙度增大的现象，土的质地变得更加松软，导致大片潮湿土的出现，并且其所形成的外壳又硬又薄，大多呈现棕红色，并且在气味上与硫化氢类似，这就是地下部分化学变化的体现，是由于热气持续推动气体上升，最终到达地表所导致的。当赤铁矿、黄铁矿等成分产生于顶板与地板围岩之中的时候，由于高温的炙烤，会对其物理化学的性质进行改变，导致导电差的产生、高电阻氧化物的产生，受到磁性物质产生与高温的分解过程中[5]。

4.2 分析火烧区地震特征

开始燃煤后，下部围岩会受到高温炙烤，根本性地改变了其物理特性，受其影响，会对岩层的层状特征造成严重的破坏，最后使缝隙扩大，最终岩层破碎。煤层的物理化学性质受到此类情况会出现较大的变化，弱化或消失的煤层反射波、凌乱的反射现象以及连续性明显变化在同相轴上的呈现，都是其在地震反射波上产生的反映。无明显成层性的反射是其总体的体现。

5 综合探测技术

5.1 将瞬变电磁法应用在探测工作中

将该方法应用于在探测工作中，优点在于能够使探测工作更加便捷灵活、使探测工作的效率得到了提升，此外，对于异常体的敏感度较强。所以，这种方法在实际工作中得到了普遍的应用。这种方法在地面瞬变电磁的基础上进行了不断的完善与改进，才能够得以应用。在对二次场的测量中应用此技术，可以对不同深度的地质特征进行获取。如果有异常体出现于探测环节，就需要对其大小与位置先进行确定。利用小线圈来进行发射和接收是该项技术的主要应用，通过对这个原理的应用，不论多么复杂的工作环境都能够对其进行很好的应用，例如探测巷道上下前后方是否存在异常体。

5.2 在异常体探测工作中应用炸药法地震探测技术

从布局方面来说，巷道内部的地震探测系统与地面探测系统有着共同性，两者之间的差别在于前者空间较狭隘，通常在巷道的侧面对检波器进行设置，在掌子面产生炸药震源。反射界面遇到地震波会导致其产生反射波，相关信息会被设置于巷道的檢测设备所接收。并且由于巷道有着尤为特殊的环境条件，想要使表层的干扰得到减少就可以在次环境下进行激发。地震波高频与能量衰减的现象会由于靠近目标物体而进行减少，以此来确保所获得的结果更加精确。

5.3 在异常体探测工作中应用随掘地震探测技术

与一般性反射方法相比该方法有所不同，在开展岩石的掘进以及切割工作时借助了对设备的应用，在掘进与切割的过程中所产生的波动就是震源。一般在巷道后方设置检波器，使其能够对掌子面前方的反射波进行有效的接收。与一般性反射方法相比，在实际工作中对此方法的应用，能够使异常体探测工作的有效性得到提升，还能够对其安全性进行保障，也不会影响到正常的施工，除此之外，还能够在时间上进行提升。

5.4 在异常体探测工作中应用微动探测技术

该方法主要是对专用的检波设备进行了应用，在对天然微动信号的获取过程中对特有的观测台阵进行了借助，然后通过处理、分析数据，提取波面信号等工作来对横波的结构进行获取，利用反演的形式来获得结果，以此来对地质构造进行探测。想要在大小以及具体位置方面对异常体进行确定，可以通过对微动探测技术的应用来实现，还能够对异常体的发育情况进行研究，分析其是否会影响工作的进展。

6 结语

在对煤炭进行开采的过程中，如果不能准确地对地质条件进行分析，就会导致后期工作的安全性无法得到保障。地质异常体的存在会严重地威胁到正常工作的开展，加大其风险度。在对地质异常体进行探测的过程中，需要与异常体的特征相结合，在对方法进行选择的时候要具有针对性，以此来保障探测结果的精确性，从而使后期工作的开展能够更加安全可靠。

参考文献：

[1]许晓东.煤矿地质异常体综合探测技术应用分析[J].内蒙古煤炭经济，2016（23）：337.

[2]周波，辛冰.煤矿地质异常体综合探测技术应用研究[J].内蒙古煤炭经济，2017（14）：103.

[3]冼伟东.煤矿地质异常体综合探测技术应用研究[J].煤炭与化工，2014（11）.

[4]银跃华.矿井工作面地质异常综合探测技术应用[J].中国煤炭地质，2013（23）.

[5]刘洋.综合物探技术在煤炭矿井水文地址中的应用研究[J].山东工业技术，2017（72）.