安徽省煤田地质局第一勘探队安徽淮南232052
摘要：基于煤田开采技术的不断更新，煤层开采的地质条件也变得越来越复杂。在煤田开采过程中不可避免地会遇到地质异常体的阻碍，煤矿企业在开采过程中要尽量避免因地质异常体引发的各种灾害。文章针对煤田地质异常体综合探测技术应用进行了详细的阐述，内容仅供参考。
关键词：煤田地质；异常体；综合探测技术；应用
导言：
地质异常体是在物质组成、结构构造和成因序次上与周围环境具有显著差异的地质体或地质体组合，在我国东部煤田中常发育像陷落柱、断层、空洞、断裂带等形式的地质异常体，地质异常体的存在破坏了煤层的连续性，影响井巷围岩的稳定性，而且会形成良好的导水通道或瓦斯储积场所。
1研究区地质及地球物理特征
理论上讲，干燥的岩石、煤层和空气的电阻率相对较大，但实际上岩石的孔隙、裂隙总是含水的，并且随着岩石的湿度或者含水饱和度的增加，电阻率急剧下降。煤层顶、底板岩层完整时其电阻率较高，受构造运动等地质作用的影响，砂岩、灰岩常发育有破碎裂隙，破碎程度及其含水的饱和度越大，岩石的导电性会显著增强，地层电阻率明显降低。一般来说，含水断层和含水岩层的电阻率远小于不含水周围围岩的电阻率，这是探测岩层富水性的物理依据。本地区浅层为约400m厚的松散层，之下为煤系地层约620余米，其下为太灰、奥灰及寒灰地层。400m的松散层主要呈低阻反射；煤系地层电阻率呈中低阻反射，砂岩一般为中等，泥质岩则主要呈中低阻反射。灰岩地层无水时主要呈高阻反射，含水时呈低阻。
2综合探测技术介绍
2.1高密度电法探测技术分析
高密度电法探测技术主要是对煤矿巷道迎头前方富水性低阻区有效，电流激发主要是通过球形的方式向四周扩散的，依据对称性原则，一旦巷道的前方或者后方出现地质异常体，电流就会产生畸变。因而在对煤田资源进行开采的过程中，需要根据电流线的变化来推测煤矿巷道前方是否存在地质异常体。
2.2瞬变电磁法探测技术分析
瞬变电磁法探测技术的优势集中体现在探测灵活便捷、探测效率较高、对低阻地质异常体具有很强的敏感度等，这些优势的存在使瞬变电磁法探测技术在煤田资源的开采中应用比较普及。瞬变电磁法探测技术主要是在地面瞬变电磁的基础上，通过不断改进与完善进而在井下得到应用的。在对二次场进行测量的过程中可以得到不同深度的地质特征，在探测的过程中一旦发现有异常，就可以对异常体的位置以及大小等进行有效的确定。井下瞬变电磁法探测技术主要利用的是小线圈进行发射与接收，这种应用原理对于再复杂的矿井巷道条件都能很好地适应。该探测技术的灵活便捷性主要体现在不仅可以对矿井巷道的前方、侧方甚至可以对矿井巷道的上方以及下方的地质异常体进行灵活的探测。
2.3炸药法地震探测技术分析
矿井巷道内的地震探测其系统布局与地面的地震探测是雷同的，两者之间的不同之处在于矿井巷道的空间有限，需要将检波器设置在矿井巷道的侧面，在掌子面上进行炸药震源。产生的地震波一旦遇到反射界面就会产生反射波，设置在矿井巷道侧面的检波器会接收掌子面前方的地质界面信息。在矿井巷道内进行激发可以减少表层的干扰，再加上离目标体比较近，地震波的能量以及高频成分衰减的就会比较少，因而可以获得比较精准的地震资料。
2.4随掘地震探测技术分析
不同于一般的反射波法，随掘地震探测主要采用掘进机对岩石进行掘进与切割，将掘进与切割的过程中产生的波动作为震源，检波器设置在矿井巷道的后方，并且对掌子面前方的反射波进行有效的接收。不同于一般的反射波法探测技术，随掘地震探测技术在对地质异常体的探测上更加安全有效。随掘地震探测技术在探测的过程中对正常的施工作业不会产生任何的影响，还能为探测施工作业节省更多的时间。
2.5微动探测技术分析
微动探测技术主要是利用特有的检波器，在特有观测台阵的基础上获得天然的微动信号，再通过数据进行科学的处理与分析，提取面波信号，之后通过反演形式获得地下横波速度结构，进而对地质构造进行探测的新型技术。为了确定地质异常体的平面位置以及柱顶高度情况，可以采用微动探测技术对矿井地质异常体进行探测，探测的主要目的是进一步研究地质异常体发育情况以及是否会对安全生产产生不利的影响。采用综合探测技术对矿井地质异常体进行探测，选取的探测方法不同，获得的探测结果自然也会存在很大的差异性，在通过对比分析的前提下，采取更加科学的探测技术能够对矿井地质异常体进行精准的定位。
3综合探测方案
三维地震在地质构造形态、空间分布方面具有独特优势；瞬变电磁法具有对低阻体反映灵敏、施工高效快速、探测深度大、分辨率高、探测距离大、定向性好等特点，被认为是探测具有低电阻率的含水带最有效的方法之一。瞬变电磁法探测技术横向分辨率较高，而纵向分辨率相对较差，具有浅部探测盲区，而且该区域主要以塌陷积水区为主，由于水体为低阻体，自地下反射回来的电磁信号，相当一部分被地表水体所吸收，接收到的电磁信号强度降低，使探测深度减小。再加上本区400m厚的松散层对电磁信号的散射及吸收，使探测深度大大降低，在本区只能达到850m深度。STY法具有测量精度高、探测深度大、抗干扰能力强等优点，可以弥补瞬变电磁法浅部和850m以下深度探测盲区的缺点，同时纵向分辨率强，可以查明地质异常体在垂向上的导水连通特性。针对该地区特殊的场地条件，在现有已揭露陷落柱井下调研资料和三维地质资料重新反演解释的基础上，决定采用大深度瞬变电磁法和STY探测法相结合的物探方法。瞬变电磁探测工作采用加拿大产的PROTEMplus67瞬变电磁勘探系统，采用大定源中心回线法。其中：2.5Hz发射频率，18A供电电流，30s×2次积分时间，20门采样门数，发射框尺寸800m×800m。在勘探区布置点距为25m的网格状测点，33条测线，每条测线上共13个测点，总测点为429个。SYT探测法是使用SYT法探测仪器对异常构造的含水性及其构造特征进行探测。根据探测要求，本次探测的频段范围100~3000Hz，接收超低频段天然电磁波，采集来自地面埋深自400~1500m的电磁信号。实际布置近NW-SE向测线13条，线距约25m，每条测线33个点，点距约25m，地面物理测点总计429个。
4案例分析
某煤矿分别采用瞬变电磁探测技术以及高密度电法探测技术来具体分析矿井巷道侧方可能存在的陷落柱是否会对其周围透水的低阻区产生一定的影响。沿着矿井巷道的方向分别布置瞬变电磁以及高密度电法的测线，通过对陷落柱全方位的探测，进而确定陷落柱的边界富水性能。陷落柱周围存在局部含水现象，并且富水性能比较薄弱，这种情况不影响煤层的正常开采。通过本次探测实验得知，瞬变电磁探测技术与高密度电法探测技术的结合，在矿井探测中能够取得良好的探测效果。这两种探测方法的结合使探测结果显著，精准度也比较高。
结束语
经综合物探探测、钻探验证后，潘三矿1#地质异常体具备岩溶陷落柱一般特征且富水性差；2#异常体不具备岩溶陷落柱特征，有一定的富水特征，但垂向上富水区的连通性差，推测为一个组合断层构成的破碎带。
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