礦井地震勘探技術(shù).

 

  礦井地震勘探技術(shù)系指針對(duì)煤礦開(kāi)采中的各種地質(zhì)條件進(jìn)行的淺層反射波地震勘探（包括巷道底板、側(cè)幫、工作面的反射波地震勘探）、面波勘探、槽波勘探、煤層折射波勘探等的總稱(chēng)。從使用方法與波場(chǎng)源上來(lái)看，已經(jīng)超出地面地震勘探的內(nèi)容，統(tǒng)稱(chēng)為礦井震波探測(cè)技術(shù)可能更加合理。井下地震勘探只能利用地下有限空間來(lái)開(kāi)展工作，與地面地震相比，不受上覆松散低速層影響，礦井地震波頻帶寬、主頻高，對(duì)小斷層、煤層厚度、下組煤隔水層厚度探測(cè)十分有利。白20世紀(jì)70年代以來(lái)，我國(guó)礦井地震技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展。

 

  20世紀(jì)80年代初，原煤炭部和東煤公司都進(jìn)行了礦井地震研究的立項(xiàng)T作，代表性的研究有：中煤科工集團(tuán)重慶研究院進(jìn)行剩余煤層折射波法測(cè)厚，安徽理工大學(xué)進(jìn)行剩余煤層淺層反射地震探測(cè)，中煤科工集團(tuán)西安研究院和中國(guó)礦業(yè)大學(xué)進(jìn)行煤層槽波地震勘探研究，這些研究包含方法和儀器裝備的同步開(kāi)展，為現(xiàn)在的礦井地震技術(shù)發(fā)展打下了基礎(chǔ)。由于槽波地震對(duì)于煤層厚度、斷層的探測(cè)具有直接意義，因此槽波地震勘探是礦井地震技術(shù)中的一個(gè)特色方法，我國(guó)白20世紀(jì)70年代末從德國(guó)引進(jìn)槽波地震儀，研究槽波勘探技術(shù)．近年來(lái)的研究呈上升趨勢(shì)。

 

  將地面三維三分量地震勘探技術(shù)推廣應(yīng)用于煤礦井下，利用近源多波技術(shù)來(lái)探測(cè)小構(gòu)造，是礦井地震勘探的發(fā)展方向之一。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，微震及聲發(fā)射監(jiān)測(cè)技術(shù)也開(kāi)始應(yīng)用于礦井10]，并在煤礦“兩帶”、“沖擊地壓”監(jiān)測(cè)中得到了應(yīng)用。目前礦井地震技術(shù)正在面向?yàn)?zāi)害源精細(xì)探測(cè)及監(jiān)測(cè)方向發(fā)展。

 

  礦井直流電法勘探技術(shù).

 

  早在20世紀(jì)60年代，我國(guó)已開(kāi)展礦井直流電法勘探的試驗(yàn)與研究，80年代后期，引入了高密度電法技術(shù)，它是集電測(cè)深法和電剖面法于一體的陣列勘探方法，90年代，中煤科T集團(tuán)西安研究院將直流電透視技術(shù)運(yùn)用到礦井T作面隱伏突水構(gòu)造探測(cè)中，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)對(duì)礦井直流電法的全空間場(chǎng)和巷道影響進(jìn)行了理論研究。安徽理工大學(xué)、河北煤炭科學(xué)研究所以及淮北、峰峰、肥城、焦作等礦務(wù)局都開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)研究。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，礦井直流電法勘探儀器日趨小巧輕便，精度和抗干擾能力顯著提高，網(wǎng)絡(luò)并行電法技術(shù)解決了常規(guī)直流電法儀器串行采集的問(wèn)題，且初步實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)功能；在數(shù)據(jù)處理方面，中煤科T集團(tuán)西安研究院、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)等在電阻率反演方面開(kāi)展了二維、三維反演等研究。直流電法勘探技術(shù)發(fā)展軌跡如圖3所示。

 

  迄今為止，礦井直流電法勘探技術(shù)已在巷道T作面、頂板、底板及T作面富水構(gòu)造探測(cè)等方面發(fā)揮了重要作用。直流電阻率法不僅在巷道地質(zhì)超前探測(cè)中發(fā)揮重要作用，而且在開(kāi)采裂隙場(chǎng)發(fā)育規(guī)律檢測(cè)方面具有明顯效果。自然電場(chǎng)法、充電法等在判斷地下水滲流和水害預(yù)警方面開(kāi)始受到重視和初步應(yīng)用；激發(fā)極化法在礦井水害防治中也具有一定的潛力，值得研究¨9。礦井電阻率成像法利用陣列布極、動(dòng)態(tài)采樣，提高了直流電法探測(cè)的精度和分辨率，擴(kuò)展了直流電法的應(yīng)用范圍。

 

  礦井瞬變電磁勘探技術(shù).

 

  地面瞬變電磁法在國(guó)外已有60 a的研究歷史，國(guó)內(nèi)瞬變電磁法研究始于20世紀(jì)80年代。礦井瞬變電磁法勘探始于20世紀(jì)90年代末，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)率先將該方法引入到井下探測(cè)T作中，并在全空間瞬變電磁場(chǎng)分布規(guī)律、數(shù)值模擬、時(shí)深轉(zhuǎn)換方面進(jìn)行了研究，技術(shù)方面對(duì)關(guān)斷時(shí)間、發(fā)射功率、發(fā)射線(xiàn)圈匝數(shù)、干擾因素等方面開(kāi)展了試驗(yàn)研究。中科院地質(zhì)與地球物理所、長(zhǎng)安大學(xué)、安徽理T大學(xué)、中煤科T集團(tuán)重慶研究院和西安研究院、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)、吉林大學(xué)等單位在數(shù)據(jù)處理、軟件開(kāi)發(fā)、儀器研制和工程應(yīng)用等方面也進(jìn)行了大量研究。

 

  現(xiàn)有的科研成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)表明，礦井瞬變電磁法可用于圈定巷道前方、頂板的富水區(qū)、導(dǎo)（含）水?dāng)鄬印⒉煽諈^(qū)等低阻異常等23。由于井下電磁場(chǎng)的分布特征及施工環(huán)境與地面差異迥然，多匝回線(xiàn)源的暫態(tài)過(guò)程機(jī)理更加復(fù)雜，資料處理與解釋的基礎(chǔ)理論研究尚處于發(fā)展階段，故在技術(shù)應(yīng)用方面需謹(jǐn)慎。

 

  礦井電磁法中無(wú)線(xiàn)電波坑透技術(shù)是中國(guó)礦井物探的先驅(qū)，早在20世紀(jì)50年代，我國(guó)煤礦就用其探查T(mén)作面內(nèi)的異常構(gòu)造，特別是對(duì)陷落柱、斷層的探查。長(zhǎng)期以來(lái)坑透技術(shù)發(fā)展平穩(wěn)，已經(jīng)成為礦井工作面地質(zhì)異常探測(cè)的常規(guī)與必備手段。中煤科工集團(tuán)重慶研究院、廊坊物化探研究所、河北煤炭科學(xué)研究所等單位長(zhǎng)期堅(jiān)持坑透儀器與方法的研究。目前的研究方向是開(kāi)展多頻、變頻坑透技術(shù)，提出了真場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算、相位反演等新方法。