浅谈物探技术在煤矿地质开采方面的新技术新应用代夫博

代夫博

摘要：通过先进的物探技术手段，对煤矿地质开采方面有很大的帮助，能够快速的查明影响开采的各种地质因素，保障煤矿的安全生产。本文对物探技术的特点、物探技术在煤矿地质开采方面的重要性，以及新技术和新应用进行了分析，希望能够逐步优化和改进生产实践过程，促进物探技术的快速发展和提高，推动煤矿的安全生产。

关键词：物探技术；煤矿地质开采；新技术；新应用

物探技术是一种自然科学，是对地球和周围空间环境的物理过程和物理特性进行定量分析的一种技术。物探技术的广泛使用是在上世纪80年代开始的，随着计算机技术的发展，物探技术以其施工简单、操作方便和探测效果好等优势，被广泛的应用在矿井采前探测与分析中。我国在物探技术方面起步较晚，但是随着近二十年的快速发展，也取得了一定的成果，目前物探技术已经成为煤矿地质勘探必不可少的重要手段，为煤矿的安全生产提供了重要保障。

一、物探技术的特点

物探技术涉及到很多方面，包括引力场和磁场，现代物探技术所包含的更加广泛，因此在煤矿地质开采过程中，应用物探技术对提高工作质量和效率有很大帮助，目前物探技术应用在矿物资源方面，能够起到减小自然灾害、促进环境保护等目的。在煤矿地质勘探过程中，物探技术能够确定土壤的厚度、定位地下水、分析潜在的矿床和油藏、对环境修复进行评估等等。

二、物探技术的要素

物探技术的要素有三个，一是引力，二是热流，三是振动。引力能够使矿石向下沉淀，并且密度随着深度的加深而增大，通过对地球表面及其上方的重力加速度以及引力势的测定，就能够判断和寻找矿床的位置。地表的引力场能够提供相应的动力学信息，帮助构造板块，当海洋处于平衡状态时，大地水准面也就是平均海平面，是一种对地球形状的定义。热流的产生主要是来源于原始的热量和放射性，通过地幔对流，对动力学和板块构造产生地球磁场。核-幔边界和岩石圈是两个重要的热边界层，经过热量的传导，地幔柱会从地幔底部带走一些热量，大部分的热量在热对流的作用下传递到了地表，也就是潜在的地热能。振动时地球内部或地球表面传播的振动就是地震波，在正常情况下，整个地球都在以自由振荡的形式进行振动，通过地震仪对这种正常模式的地面运动进行测量，当出现异常情况时，可以通过多位置的测量确定震源的位置，地震的位置能够提供板块构造以及地幔对流信息，如果岩石的密度和组成发生突然的变化，就会反射波浪，从而提供近地表结构的信息，有助于推测地质的深层结构。

三、物探技术在煤矿地质开采中的新技术

物探的方法和技术有很多，对于不同的物探技术，需要在对勘察对象的地质物性条件进行深入研究之后，合理的选择适合的方法。以下介绍几种物探技术在煤矿技术开采中的新技术：一是三维地震叠前偏移处理技术、二是高密度数字三维地震技术、三是地震资料处理及精细解释技术、四是岩性反演资料解释和处理技术、五是属性体解释技术[1]。

（一）三维地震叠前偏移处理技术

在煤矿地质开采过程中，应用三维地震叠前偏移处理技术，不但能够有效缓解横向分辨率较高和错误成像的问题，还提高了地质构造边界的清晰程度，对于煤矿地层中的小陷落柱也能实现准确的检测。

（二）高密度数字三维地震技术

在煤矿地质开采过程中，高密度数字三维地震技术的优点是密度大、分辨高、覆盖强，通过这种技术，能够检测2m以上落差的断层，准确检测20m左右直径的小型陷落柱，而且检测效果都比较理想。

（三）二次地震资料处理及精细解释技术

二次地震资料处理及精细解释技术是传统属性体解释、精细静校与矿井开采等技术的融合体，对小构造的探测能力得到的有效的提升，与此同时也提高了三维地震勘探的精确度[2]。

（四）岩性反演资料解释和处理技术

在煤矿地质开采过程中，使用岩性反演资料解释和处理技术，能够有效提高弱反射波的可检测性，从而提高地震剖面的纵向分辨率，有助于全面了解含水层富水情况、瓦斯的分布区域等，为后期煤矿开采工作的顺利进行奠定良好的基础。

（五）属性体解释技术

属性体解释技术就是通过三维数据计算和分析地震反射波震动、频率和能量等，从而获取地震属性数据体。一般情况下，属性体解释技术准确又快速，而且能够准确的获取小型结构剖面图，从而为煤矿地质开采的顺利进行提供可靠保障。

四、物探技术在煤矿地质开采中的新应用

物探技术涉及到很多领域，在地球动力学中融合了很多不同类型的地质学研究观测资料，在地球表面，可以使用大地测量、野外观测、矿物学、岩石学、遥感技术和钻井等领域的知识，在深度更深时候，利用这些观测手段明显达不到测量的要求。对地幔和岩心的地球动力学研究，地质学家要完全依赖于遥感技术，尤其是地震学，需要在高温高压的环境下，将地球表面的条件再现。面对如此复杂的地质系统，需要充分利用计算机技术，通过建模对地球动力学进行科学的理论预测，以下介绍几种物探技术在煤矿地质开采中的新应用：一是模数转换、二是波束成形、三是估算地下煤矿的位置[3]。

（一）模数转换

通过检测、采样和存储引力和电磁波被检测，能够为进一步的分析提供帮助。在信号采样过程中，可以在时域和频域中采样，时域采样是指在几个时刻测量一个信号分量，空间采样是指在空间的同位置测量信号。在传统采样中，空间时间信号的类似采样通过测量空间中的不同时刻和不同位置处的信号的幅度来执行。例如对地球重力资料的测量，就是通过引力波传感器或梯度计，将其放置在不同的实例中的不同时刻来完成测量的[4]。

（二）波束成形

所谓空时信号滤波，也就是对一个特定信号的速度和方向进行定位。空时信号滤波器的设计与一维信号滤波器的设计方式类似，如果需要提取特定非零频率范围内的频率分量，就要选择具有通带和阻带频率的带通滤波器。同样的道理，在多维系统滤波器的波数频率响应空间分布来过滤地球物理信号，目的是隔离沿特定方向行进的信号。加权延迟和总和波束形成器都是比较简单的滤波器，输出是延迟信号的线性组合的平均值，也就是说波束形成器输出是通过平均接收器信号的加权和延迟版本而形成的[5]。

（三）估算地下煤矿的位置

假设已知地下目标的质量分布，对地下煤矿位置的估算就是一个参数化的问题，假设地下目标的中心是质心为中心的地下目标位于地表表面位置，用带加速度计的旋转轮测量重力场的分量，在不同的方向定位以便于测量引力场的不同组成部分，遵循最大似然程序，考虑每个对象的贡献，通过计算和分析引力梯度张量的值，以及CRB对地下煤矿位置的估算质量进行评估。

结束语

总而言之，随着社会的发展，对矿井地质工作的安全、高产、高效提出了更高的要求，传统的钻探手段已经难以满足煤矿地质开采的需求。物探技术应用在煤矿地质开采过程中，有助于及时查明引起地质灾害的原因，从而采取有针对性的预防措施，预防地质灾害，提高煤矿生产的安全，为煤矿地质开采的高产、高效、安全生产提供有力地支持。

参考文献

[1]吕士磊.物探技术在煤矿地质开采方面的新技术新应用[J].中外企业家,2016,(9):78.

[2]黄孝荣.物探技术在探测煤矿地质中的应用[J].城市建设理论研究（电子版）,2015,5(14):670.

[3]廖精赟.物探技术在巷道掘进防治水中的综合应用[J].低碳世界,2017,(35):21-22.

[4]王小豪,熊永杰,吴鸿立等.浅谈煤炭物探技术的发展现状[J].西部探矿工程,2017,29(7):135-136,140.

[5]杨殿宝.煤矿水害防治领域中综合物探技术的应用[J].环球市场,2017,(3):199.