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1、【物理论文】浅谈矿井物探技术应用现状与发展展望引言矿井地球物理勘探，简称矿井物探，是特指在矿井地下开采空间进行各类地质勘查的地球物理方法的总称。我国以煤炭为主的能源结构特点。决定了矿井物探服务于煤炭安全生产的的重要性;同时我国的含煤地层特征、地质构造模式和开采条件的复杂性，决定了我国矿井物探技术发展历程和内涵的独特性。与地面物探相比，井下物探具有半空间-过度空间-全空间问题，施工环境、观测系统和仪器装备具有特殊要求，使得矿井地球物理场观测的技术瓶颈大、干扰因素多，数据采集、物性反演、地质解释难度大;但同时，矿井
2、物探具有距探测目标近、物探异常明显、探采对比实证性强、运用灵活等优点。我国矿井地球物理勘探主要内容由四大类方法构成，这些方法已取得了丰硕的成果，也存在理论滞后、研究不足、人员匮乏等问题。一矿井物探的优点及其探测方法(一)探测范围的不断扩大目前，物探技术可以对煤矿开采过程中的以下的几类地质问题进行勘探:煤矿开采过程中的小断层;煤矿开采过程中的煤层形态以及厚度变化;煤层中所含有的火成岩、包裹体以及夹石;煤系地层中的陷落柱以及岩溶;煤层底板的稳定性及其裂隙;&,岩石、煤层以及瓦斯的突出带;煤层中的自然发火地
3、带;+,开采巷道与灾害性地质构造、煤层之间的距离;突水通道以及被淹巷道的位置;围岩的疏干效果及其含水性;老窑采空积水区以及带压水潜在的突出构造的实际位置。(二)物探技术具有较高的探测精度该技术在煤矿开采过程中的运用，可以满足煤矿的综合机械开采过程中所需的地质精度。例如，利用无线电波的坑透法可以对0.4米以上的小断层进行准确的探测，矿井直流电法可以对100米范围内的导水构造的位置进行探测，其探测结果的误差一般都会小于5%。(三)节省采矿所需的资金、时间，确保煤矿开采过程中的安全与巷探、钻探相比，矿井物探具有明显的
4、优势。矿井物探是一项非接触性的检测方法，它在煤矿开采过程中的运用不仅可以减少钻探以及巷探的时间、工程量，而且还可以降低直接揭露瓦斯构造以及高压水的危险。(四)矿井物探的方法从技术的角度来看，矿井物探主要可以分为三大类，即矿井电磁法、矿井地震法以及其它的物理方法。其中，矿井地震法主要包含了弹性波CT技术、声发射与微震技术、岩体声波探测法、瑞利波法、高频地震法、折射地震法、横向层波法等。1 我国矿井物探技术的发展简况1．1 矿井地震勘探技术矿井地震勘探技术系指针对煤矿开采中的各种地质条件进行的浅层反射波地震勘探(包
5、括巷道底板、侧帮、工作面的反射波地震勘探)、面波勘探、槽波勘探、煤层折射波勘探等的总称。从使用方法与波场源上来看,已经超出地面地震勘探的内容,统称为矿井震波探测技术可能更加合理。井下地震勘探只能利用地下有限空间来开展工作,与地面地震相比,不受上覆松散低速层影响,矿井地震波频带宽、主频高,对小断层、煤层厚度、下组煤隔水层厚度探测十分有利。1．2 矿井直流电法勘探技术早在20世纪60年代,我国已开展矿井直流电法勘探的试验与研究,80年代后期,引入了高密度电法技术,它是集电测深法和电剖面法于一体的阵列勘探方法,90年
6、代,中煤科工集团西安研究院将直流电透视技术运用到矿井工作面隐伏突水构造探测中,中国矿业大学对矿井直流电法的全空间场和巷道影响进行了理论研究,安徽理工大学、河北煤炭科学研究所以及淮北、峰峰、肥城、焦作等矿务局都开展了实验研究。1.3、矿井瞬变电磁勘探技术地面瞬变电磁法在国外已有60a的研究历史,国内瞬变电磁法研究始于20世纪80年代。矿井瞬变电磁法勘探始于20世纪90年代末,中国矿业大学率先将该方法引入到井下探测工作中,并在全空间瞬变电磁场分布规律、数值模拟、时深转换方面进行了研究,技术方面对关断时间、发射功率、
7、发射线圈匝数、干扰因素等方面开展了试验研究。中科院地质与地球物理所、长安大学、安徽理工大学、中煤科工集团重庆研究院和西安研究院、中国地质大学、吉林大学等单位在数据处理、软件开发、仪器研制和工程应用等方面也进行了大量研究。 2、加强新老物探技术的配合和综合应用 新老技术配合多种物探方法综合应用近年来发展很快。当前除常规的电法勘探、地震勘探和电测井外，又开发了弹性波测试、综合测井、浅层反射地震勘探、弹性波层析成像技术等。目前工程物探应用范围已从规划阶段发展到可行性研究、初步设计和技施阶段。只有运用综合物探方法和新
8、技术，才能最大限度地发挥物探技术的优点。近年来为解决环境地质间题环境物探越来越受到关注和发展。我国水利资源丰富，水库堤坝较多。因此，探测堤坝隐患保证水利工程安全运行事关重大。1986年，我们在东平湖大堤采用常规物探方法(电法)进行堤坝隐患调查，在圈定渗透的漏水通道、软弱地段及裂缝发育段进行了初步尝识，并取得可喜成果，这些隐患经开挖得到证实。 3、开展新技术新方法的试验研究 结合现有
