用物探技术寻找煤矿“看不见的灾害”

国务院安全生产委员会制定印发的《关于防范遏制矿山领域重特大生产安全事故的硬措施》明确要求，矿山企业必须按规定采用钻探、物探、化探等方法相互验证，查清隐蔽致灾因素并采取有效措施后方可进行采掘作业。

如何用物探技术找到隐藏在地层中的致灾因素?近日，记者采访了中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院院长段建华。

物探具有“多快好省”的特点

物探是地球物理勘探的简称，即通过研究和观测各种地球物理场的变化来探测地层岩性、地质构造等地质条件的一种手段。

“就像去医院看病，物探相当于做CT，钻探相当于穿刺，化探相当于体液检查。”段建华说。

相对于钻探、化探，段建华用“多、快、好、省”来总结物探技术在煤矿隐蔽致灾因素普查中的独特优势。

多，即方法手段多，物探可分为地震类、电法类、重力类、磁法类、放射性类等方法，也包括地面、井中以及矿井物探;快，即相较于钻探，物探速度快，利用交班的时间，半小时、一小时就可以快速完成一次数据探测采集;省，就是成本低。

在段建华看来，物探技术最大的优势是“好”。

一方面，物探对矿山生产的影响很小，地面物探则没影响;另一方面，别的方法难以探测的规模较小或需要精确控制的致灾因素，物探可以探测到。

比如，要普查煤矿的采空区及积水性，如果单靠钻探，则难以操作，没有头绪。实际工作中，工作人员可以先用物探方法从面上圈定，再通过适当打钻进行验证。

物探的这些特点，使其在煤矿隐蔽致灾因素普查技术中占据了主体地位。

物探钻探要一体化

《矿山隐蔽致灾因素普查规范 第2部分：煤矿》把导致煤矿灾害的地质因素分为7大类，分别是采空区、封闭不良钻孔、地质构造、水源与通道、瓦斯、冲击地压、露天煤矿边坡。

“其中，对煤矿生产安全影响很大、探测难度也很大的主要有采空区积水、底板突水、煤与瓦斯突出、顶板冒落、冲击地压等。”段建华表示，这些致灾因素通过物探技术能在一定程度上实现精准探测。

段建华以探测难度比较大的多层采空区积水为例，介绍了物探在煤矿隐蔽致灾因素普查中的应用。

对于水源及导水通道的探测，电磁类方法是首选。

对于多层采空积水区，上部含水层会产生低阻屏蔽效应，让电磁感应信号难以下传，也就难以探测下层采空积水区。

“面对这种情况，我们就采用井上、井下联合立体方法，从下组煤巷道往上探测。”段建华介绍。

电磁类方法探测含水体，其在平面上的分辨率非常高，但垂向上受体积效应影响，精度没有那么高。“我们还可以在钻孔里应用电磁类方法探测，提高垂向上的分辨能力。”段建华介绍，通过地面、井中联合探测，可以大幅度提高解释成果的准确率。

在此基础上，辅之以钻探、水位测试等，对采空区积水量进行精确计算，进而采取针对性防治措施。

比如，查清了煤层上部的积水，就可以采用地面直排等提前疏放措施。或是通过将工作面设计得短一点，减小开采强度，避免上三带波及到采空积水区。通过物探钻探工程治理一体化，最大程度保障煤矿安全。

目前，物探技术在绝大部分隐蔽致灾地质因素普查中都起到重要且不可替代的作用。

要对物探数据进行二次开发

“最早的物探，主要关注那些会影响生产布置衔接的大构造。现在，我们就把原来勘探的资料拿过来，进行二次开发，利用现在的处理技术和自主开发的特色方法，结合巷道及开采揭露资料，分析解释细小构造、反演岩性以及是否存在瓦斯、水害等致灾因素。”段建华说。

要查清煤矿的隐蔽致灾地质因素，野外数据采集只是工作的一小部分，数据处理解释更为重要。

“和医院拍CT类似，一般情况下，只要设备差不多，拍出来效果都一样。但不同的大夫，能看出不同的结果。”段建华说。在资料处理解释中，技术人员的经验、对煤矿地质情况的了解掌握都非常关键。

段建华介绍，目前，利用物探技术开展隐蔽致灾因素普查，难点主要有两方面。

一是方法选择。无论哪一种物探方法，都有其适应性，不同的地区需要选择最适宜该地区的一种或几种方法组合探测。

二是新技术、新方法研究及推广应用相对来说比较少。传统地质勘探主要是为了满足生产规划需要，把大构造查清楚就可以了。但导致各种灾害的往往是一些小构造，这就对勘探精度提出了更高要求。

对于未来发展，段建华表示，要通过对开采矿井测量、钻探、物探、采掘、监测等多源地质信息进行深度融合，形成高效智能精准“井—震—电—钻”协同勘查技术体系，研究建立基于智能物探大数据透明地质建模的煤矿隐蔽致灾因素普查系统，开发地质灾害因素预警功能和巡查分析功能，实现隐蔽致灾地质因素高精度超前综合探查、动态监测、灾害因素预警预报，最大程度保障煤矿安全高效生产。(鄢丽娜)

来源：中国煤炭报