我国矿井物探技术的发展简况

  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。白20世纪70年代以来，我国矿井地震技术稳步发展。

 

  20世纪80年代初，原煤炭部和东煤公司都进行了矿井地震研究的立项T作，代表性的研究有：中煤科工集团重庆研究院进行剩余煤层折射波法测厚，安徽理工大学进行剩余煤层浅层反射地震探测，中煤科工集团西安研究院和中国矿业大学进行煤层槽波地震勘探研究，这些研究包含方法和仪器装备的同步开展，为现在的矿井地震技术发展打下了基础。由于槽波地震对于煤层厚度、断层的探测具有直接意义，因此槽波地震勘探是矿井地震技术中的一个特色方法，我国白20世纪70年代末从德国引进槽波地震仪，研究槽波勘探技术．近年来的研究呈上升趋势。

 

  将地面三维三分量地震勘探技术推广应用于煤矿井下，利用近源多波技术来探测小构造，是矿井地震勘探的发展方向之一。进入21世纪以来，微震及声发射监测技术也开始应用于矿井10]，并在煤矿“两带”、“冲击地压”监测中得到了应用。目前矿井地震技术正在面向灾害源精细探测及监测方向发展。

 

  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年代，中煤科T集团西安研究院将直流电透视技术运用到矿井T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。进入21世纪以来，矿井直流电法勘探仪器日趋小巧轻便，精度和抗干扰能力显著提高，网络并行电法技术解决了常规直流电法仪器串行采集的问题，且初步实现实时、远程、动态监测功能；在数据处理方面，中煤科T集团西安研究院、中国科学技术大学等在电阻率反演方面开展了二维、三维反演等研究。直流电法勘探技术发展轨迹如图3所示。

 

  迄今为止，矿井直流电法勘探技术已在巷道T作面、顶板、底板及T作面富水构造探测等方面发挥了重要作用。直流电阻率法不仅在巷道地质超前探测中发挥重要作用，而且在开采裂隙场发育规律检测方面具有明显效果。自然电场法、充电法等在判断地下水渗流和水害预警方面开始受到重视和初步应用；激发极化法在矿井水害防治中也具有一定的潜力，值得研究¨9。矿井电阻率成像法利用阵列布极、动态采样，提高了直流电法探测的精度和分辨率，扩展了直流电法的应用范围。

 

  矿井瞬变电磁勘探技术.

 

  地面瞬变电磁法在国外已有60 a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T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、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T大学、中煤科T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。

 

  现有的科研成果和实践经验已经表明，矿井瞬变电磁法可用于圈定巷道前方、顶板的富水区、导（含）水断层、采空区等低阻异常等23。由于井下电磁场的分布特征及施工环境与地面差异迥然，多匝回线源的暂态过程机理更加复杂，资料处理与解释的基础理论研究尚处于发展阶段，故在技术应用方面需谨慎。

 

  矿井电磁法中无线电波坑透技术是中国矿井物探的先驱，早在20世纪50年代，我国煤矿就用其探查T作面内的异常构造，特别是对陷落柱、断层的探查。长期以来坑透技术发展平稳，已经成为矿井工作面地质异常探测的常规与必备手段。中煤科工集团重庆研究院、廊坊物化探研究所、河北煤炭科学研究所等单位长期坚持坑透仪器与方法的研究。目前的研究方向是开展多频、变频坑透技术，提出了真场强计算、相位反演等新方法。