礦井地震勘探技術(shù).

 

  礦井地震勘探技術(shù)系指針對煤礦開采中的各種地質(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。從使用方法與波場源上來看，已經(jīng)超出地面地震勘探的內(nèi)容，統(tǒng)稱為礦井震波探測技術(shù)可能更加合理。井下地震勘探只能利用地下有限空間來開展工作，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，對小斷層、煤層厚度、下組煤隔水層厚度探測十分有利。白20世紀(jì)70年代以來，我國礦井地震技術(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厚，安徽理工大學(xué)進(jìn)行剩余煤層淺層反射地震探測，中煤科工集團(tuán)西安研究院和中國礦業(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)。由于槽波地震對于煤層厚度、斷層的探測具有直接意義，因此槽波地震勘探是礦井地震技術(shù)中的一個特色方法，我國白20世紀(jì)70年代末從德國引進(jìn)槽波地震儀，研究槽波勘探技術(shù)．近年來的研究呈上升趨勢。

 

  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)來探測小構(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，微震及聲發(fā)射監(jiān)測技術(shù)也開始應(yīng)用于礦井10]，并在煤礦“兩帶”、“沖擊地壓”監(jiān)測中得到了應(yīng)用。目前礦井地震技術(shù)正在面向災(zāi)害源精細(xì)探測及監(jiān)測方向發(fā)展。

 

  礦井直流電法勘探技術(shù).

 

  早在20世紀(jì)60年代，我國已開展礦井直流電法勘探的試驗與研究，80年代后期，引入了高密度電法技術(shù)，它是集電測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)造探測中，中國礦業(yè)大學(xué)對礦井直流電法的全空間場和巷道影響進(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)局都開展了實驗研究。進(jìn)入21世紀(jì)以來，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題，且初步實現(xiàn)實時、遠(yuǎn)程、動態(tài)監(jiān)測功能；在數(shù)據(jù)處理方面，中煤科T集團(tuán)西安研究院、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等在電阻率反演方面開展了二維、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)超前探測中發(fā)揮重要作用，而且在開采裂隙場發(fā)育規(guī)律檢測方面具有明顯效果。自然電場法、充電法等在判斷地下水滲流和水害預(yù)警方面開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、動態(tài)采樣，提高了直流電法探測的精度和分辨率，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外已有60 a的研究歷史，國內(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，中國礦業(yè)大學(xué)率先將該方法引入到井下探測T作中，并在全空間瞬變電磁場分布規(guī)律、數(shù)值模擬、時深轉(zhuǎn)換方面進(jìn)行了研究，技術(shù)方面對關(guān)斷時間、發(fā)射功率、發(fā)射線圈匝數(shù)、干擾因素等方面開展了試驗研究。中科院地質(zhì)與地球物理所、長安大學(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、中國地質(zhì)大學(xué)、吉林大學(xué)等單位在數(shù)據(jù)處理、軟件開發(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)有的科研成果和實踐經(jīng)驗已經(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?、采空區(qū)等低阻異常等23。由于井下電磁場的分布特征及施工環(huán)境與地面差異迥然，多匝回線源的暫態(tài)過程機(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。

 

  礦井電磁法中無線電波坑透技術(shù)是中國礦井物探的先驅(qū)，早在20世紀(jì)50年代，我國煤礦就用其探查T作面內(nèi)的異常構(gòu)造，特別是對陷落柱、斷層的探查。長期以來坑透技術(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)研究所等單位長期堅持坑透儀器與方法的研究。目前的研究方向是開展多頻、變頻坑透技術(shù)，提出了真場強(qiáng)計算、相位反演等新方法。