国家能源神东煤炭集团石圪台煤矿地质科陕西榆林719315
摘要：主要介绍了煤矿所面临的地质灾害及煤矿防治水的重点，从防治水的重点出发着手采用物探手段进行探测，分情况分种类介绍了物探的组合使用技术，体现了物探技术在煤矿防治水中的应用。
关键词：物探技术；矿井水害；防治；应用
1引言
煤炭是中国现阶段最为重要的能源，中国是煤炭大国，煤炭开采历史悠久，在长期的生产开采时间内遗留下了很多的地质问题，主要有地面采空区塌陷和井下采空区透水事故。随着煤矿开采层位的不断下探，煤层下伏的含水层水对煤矿的威胁也越来越大，主要表现为奥灰水滞后突水。所以，采取合理有效的措施提前探明采空区积水及奥灰水的导水通道无疑会大大减少水害事故的发生。在长期实践工作当中，总结出一套行之有效的方法，即物探先行，钻探验证，化探跟进。其中，物探手段排在第一位，它的作用尤其重要。物探不仅在防治水方面有较为显著的成绩，在其他地质问题方面也有不错的表现。
2煤矿地质灾害种类
煤矿开采时破坏了煤层及其顶底板原有的结构，由于各煤层及其顶底板的岩性、厚度等物理参数不尽一致，所以煤层开采后产生的地质灾害程度有了很大的不确定性，实际观察和分析时也存在着很大的困难，应将地质灾害分类进行分析，根据面临的问题重点研究。现将煤矿地质灾害类型分述如下。
a)滑坡
是指煤矿开采后山体的斜坡局部稳定性遭到破坏，部分山体沿着破坏面整体下滑的现象。滑坡具有很大的破坏性，一旦发生，轻者破坏道路植被，重者推倒房屋厂房掩埋人员；
b)地面塌陷
是由于下部煤层开采后形成空洞上覆岩层在重力作用下向下坍塌而致，是煤矿开采后地面出现的最多的地质灾害。地面塌陷会造成耕地被破坏，农作物由于水土流失而枯萎死亡；会造成房屋裂缝，桥梁断开等，破坏人民安定生活；
c)煤层自燃
是指煤层由于自然氧化温度升高而发生的燃烧现象。由于煤矿先期的开采技术比较落后，导致煤层不能被完全采出，煤层开采后产生的裂隙会将O2输送到采空区内，煤层经过长时间的氧化温度升高，当温度逐渐堆积到一定程度时煤层就会燃烧；
d)采空区透水
是指煤矿开采后形成的空洞聚集了大量积水，在煤矿开采过程中意外地涌入工作面的事故。透水事故往往会造成开掘工作面的职工大量死亡，是中国现阶段最常见的煤矿事故；
e)工作面滞后突水
是指煤矿在开掘过程中煤层的防水薄弱点被破坏产生突水，突水量在较长时间内逐渐增大的现象。由于滞后的过程较为漫长，虽然也会造成大的经济损失，但一般不会造成人员伤亡。。
3矿井水害防治的重点
煤矿井下水害事故的发生必须同时具备两个条件：有充水水源及有充水通道。充水水源主要有大气降水、地表水、地下水和采空区积水；充水通道主要有采动形成的通道和导水断层、裂隙及导水陷落柱等。杜绝煤矿水害事故的发生就要从这两个要素着手，首先要消除充水水源，其次要消除充水通道，所以，确定充水水源和充水通道就成为煤矿防治水的重点。
物探技术可解决防治水的重点问题。由于充水通道中往往会含有较多水分，所以在实践工作当中往往将探水源的和探测通道的仪器结合起来使用，这样探测的结果相辅相成、相互验证，能得到较为准确的结论。
4防治水中的物探技术
a)地面三维地震探测技术
三维地震探测技术是目前探测矿产的主要技术手段，是在原二维地震勘探技术上发展而来集数学、物理等多学科为一体的一种技术，其最大的优点是能较为清晰地显示异常体的形态，其确定的位置比较可靠。其工作方法为在地面上沿着布置的测线进行地震勘探施工，然后将地下反射回来的地震波进行收集，最后经过计机的处理成图，就能反应地下地质体的形态和位置，通俗来说，就相当于将地层竖向上每隔一定距离切一刀，然后在切面上观测地质体，将观察到的每一个切面连续起来就是地质体的形态和空间位置。在煤矿井下煤层经过开采后其结构就会受到破坏，当地面的地震波传播到采空区时必然与未开采的煤层不一样，其信息就会通过反射波反应出来，当然，如果煤层中存在异常地质体如断层、陷落柱等时也会被反应出来。在煤矿防治水工作中，三维地震探测技术可用来探测采空区、断层及陷落柱等，而这些都是煤矿水害事故的主要充水空间和充水通道。
b)地面测氡法
是利用井下放射性元素进行探测的方法。其基本原理是煤层在开采后其结构受到破坏，煤层内部所含的Rn元素就会通过裂隙进行运移，由于其特有的放射性，在地表就能对其进行探测，而富含Rn元素的区域必定也是采动破坏区。该方法原理简单，施工收集数据也比较简单，但由于其属于新提出的技术，各方面还不成熟，精度较低，其探测出的采空区只可作为参考，应与其他技术手段结合使用，对于测氡法仍需加大研究力度。
c)井下巷道地质探测仪
其工作原理是对井下震动所产生的震波进行全面分析从而确定地质异常体的技术。该探测方法对施工条件要求较低，基本上不会影响工作面生产；探测成本较低效率高，可在短时间内测定巷道前方的地质异常体；所探测到的异常体界限明显，容易辨认。该技术成熟可靠，一台仪器可提供好几种探测方法，可根据不同的需要选用不同的探测方法；同时也提供了三种不同的解析方法，可采用全自动解析，也可采用半自动解析，特殊情况下也可采用手动解析。该仪器可探测巷道前方的断层、陷落柱、采空区等，也可探测巷道前方的煤厚、褶曲形态等。
d)瞬变电磁法探测技术
该技术是在电磁感应原理的基础上研制而成，其对积水区、地质异常体或采空区等低阻异常体反应灵敏，是目前煤矿上运用最多的最可靠的探测积水的物探仪器。基于其理论基础，瞬变电磁仪可在地表进行也可在井下进行，其对比传统的直流电法探测具有不受高阻屏蔽的影响、操作简单等特点。
5物探技术的综合使用
当煤矿井下存在采空区积水或导水地质构造时需对活动区域进行物探。合理地进行物探是十分重要的，既能保证工作面安全生产，又能减少资金人力投入。当煤矿受小煤窑采空区破坏严重时，应首先在地表进行物探，确定采空区范围及可能积水的区域。这时应先进行地表三维地震勘探，确定采空区的范围及较大的断层和陷落柱的位置参数等，接下来进行地表瞬变电磁法探测，划分积水区，根据划定的积水区确定探放水三线，即积水线、探水线及警戒线，井下采掘工作面在接近积水区域时应采用井下物探及钻探方法对积水区域进行探放。当煤矿带压开采时，及时发现导水断层、陷落柱或隔水层薄弱地带是十分重要的，所以应在地表进行三维地震勘探，确定较大的地质构造体的位置，在井下利用巷道地质探测仪对巷道前方隐伏的断层、陷落柱进行探测，发现地质构造后再进行钻探验证，确定为导水构造的提前进行注浆等有效措施，防止水害事故的发生。
6结语
水害一直是困扰煤矿安全生产的自然灾害，需明确充水水源与充水通道，更需加强物探的连续性及持续性，确保安全生产。物探只是其中一种方法，必须结合矿井的各种资料综合分析，排除各种水害隐患，保证煤矿的安全生产。当前，煤矿技术人员应努力提高物探结果的可靠性，同时结合钻探、化探等其他技术手段确保煤矿防治水工作的安全进行。
参考文献
[1]王永红，沈文.中国煤矿水害预防及治理.北京：煤炭工出版社，1996.〔3〕.
[2]朱文涛.综合物探技术在煤矿防治水中的应用［J］.内蒙古煤炭经济，2012(9)：78-79.
作者简介
王建文（1989-），内蒙古乌兰察布人，2011年毕业于陕西能源职业技术学院工程地质勘查专业，主要从事煤矿防治水工作。