矿井地球物理勘探

10第三册矿井地球物理勘探39矿井物探概述39.1 矿井物探的意义而我国以及国民经济快速进展对能源需求的骤增，一批高产高效矿井正在建设或间续投空空间分布、可能的涌水点及通道、顶底板富水状况、顶板与围岩的稳定性等等。这些地质特别即使规模小，假设不准时超前探查，不但造成采掘系统布局不小断层存在，导致工作面无法正常推动，设备被迫搬迁，经济损失惊人。例如联邦德国约有20%采工作面，因地质条件变化而被迫搬迁。另外，众多的地方小煤矿，多数开采零星影响。据不完全统计，19552023300m3/h以上突水达893次，漂浮矿井398次，造成直接经济损失达十亿元。例如：1984年6月，开滦范各庄煤矿2171综采工作面发生充水陷落柱透水灾难，突水顶峰11h123180m3/h21h300万吨的整个矿井，8天后又漂浮了吕家坨矿。经济损失达4亿元。1993年肥城矿业集团国家店矿-210北大巷突水，涌水量32970m3/h，6个半小时矿井漂浮，且株连相邻的南高等矿和1.1亿元。19967222工作面突水，水量达34570m3/h，由于岩溶性陷落柱突水处水源充分，总水量达30万m348小时将整矿井漂浮，经济损失达数亿元。工作中不行缺少的手段。39.1.1矿井物探的概念geophysicalprospecting是地球物理的一个分支，又称应用地分布状况。射位等六种勘探方法。也可按观测对象或工作空间的不同进展分类，如下表：重磁电地地力法法震热勘勘勘勘勘探探探探探〔按空间分〕地面物探测井〔按空间分〕地面物探测井矿井物探放射性测井声波测井热测井磁测井地震法电巷道重力磁其它法法放射性红外线遥测按物理场分类按对象分类按空间分类地环境工程物探面钻井地球物理测井)井海放射性勘探金属与非金属物探水文工程物探构造物探空间物探下洋物物物为煤油 炭探探探航空物探卫星遥感重磁电地电力法法震法勘勘勘勘测探探探探井查方法的总称。下，从数据采集、处理和解释各环节必需考虑全空间问题等特点。39．1．2 矿井物探进展概况地球物理勘探产生于二十世纪二十年月初，法国Corad 和MarceiSchlumberger首创电法勘探技术地震勘探方法最早的折射波〔1919~1921年二十世纪三十年月美国地球物理工作者第一次用地震反射资料绘制出得克萨斯Ltberty地区盐丘图。随后十年重力、磁法、电磁波法、测井以及海洋物探也得到了进展。为适应其次次世界大战的紧急需要众多物探方法用于探查矿产、潜水艇和火力阵地。其后物探根底理论电子学、计算机和信息处理等学科飞速进展持我国物探技术是从1939年开头的，当时物探老前辈翁文波先生从英国伦敦大学获得哲学博士学位回国后在原中心大学物理系开设地球物理课程，培育物探人才。1940年用自制的双磁针不稳定式磁力仪在天门油矿和四川沟气矿进展了重力试验。建国后，1951年石油部门成立我国第一个地震队。煤炭部门于1954年8月组建煤炭系统第一个电法队〔地面电法队〕开头煤田测井，随后1955年在河北唐山开滦煤矿建立第一个地80年月以来，由于数字近三十年来，矿井物探得到快速进展，取得了显著的地质效果，但总体来看，我国矿井物探技术尤其是物探设备方面与世界先进水平还有肯定差距。1.47~8m0.25m槽波法试验和应用。1955年，F.F.埃维逊在西兰煤矿一个煤层中首先激发与接收到煤层波〔槽波，并预言可用于煤矿；1963年，Th.克雷及其合作者的争论奠定了槽波地震勘探的理论根底。70年月末，提取与利用槽波埃里震相之后槽波勘探技术取得了突破性进展。1980年前后，以法国、英国为首，澳、匈、捷、前苏联、美等国都先后进展起来。1977年，我国重庆煤分院、焦作矿业学业院渭南煤矿专用设备仪器厂与徐州、焦作等矿务局合作，首先在井下开展试验，并于1980年前后研制成功TYKD-1型非防爆的9道模拟磁带矿井地震仪和防爆的TEKC-9型模拟磁带矿井地震仪，这些工作为后来的争论打下了根底。法国WBK公司于1980年推出了SEAMEX-80型遥测式防爆数字地震仪该仪器只生产了一套德国物探工作者用该仪器进展了槽波技术争论工作和实际槽波探测工作，随后该公司于 1985年又推出改进型SEAMEX-85型多道遥测防爆数字地震仪软件ISS，将槽波地震勘探向有用化推动了一大步。之后，我国煤炭科学争论总院西安分院引进了SEAMX-85型仪器及软件系统ISS，接着澳大利亚BHP公司和煤科总院西安分院也相继研制了类似的遥测防爆数字地震仪。从今国内开头了系统生产性能试验。由于微型计算机及其系统在综合性能上日月异国内外不断推出槽波地震勘探微机数据处理系统匈牙利国家物探争论所推出了SSS-1型集中式信号增加型防爆地震仪的微机槽波资料处理系统。在国内，1983年，中国矿业大学开展槽波在煤层中传播规律的模拟争论，成功地研制出MISS型槽波地震勘探数据处理微机程序系统。煤科总院西安分院也为MD-902型防爆双道数字地震仪开发出ISS-902型槽波的地震数据处理处理微机软件系统。该系统体积小，重量轻、功耗小、本钱低，可在矿业集团或矿内系统简洁可独立运行能准时处理井下槽波采集数据，解释出探测地质成果也可以将各矿微机数据处理实现通讯和联网使其资源共享。1988~1989VIC株式会社引进瑞利波探测技术及GR-810专用仪器。在1991年将该法应用于煤矿井下煤层残厚及独头超前探测，小构造、薄煤带等取得良好效果。廿世纪八十年月至今，在中国煤田地质总局和国家开发银行组织和领导下，供给了具体地质资料，取得了明显社会和经济效益。高区分地震探测技术也可应用于井下，国外在廿十世纪50年月就开展了该90年月，法国、加拿大等国在黄铜矿、钾盐矿井中获得了很高区分率地震剖面。1995年煤科总院西安分院在我国龙口煤业集团北皂矿和淮南集煤电公司八里塘首次使用DYSD-Ⅱ型组煤隔水层厚度及可能的导水断层探测格外有利。60质、岩体裂隙、顶板稳定性及围岩强度分类，70年月以来，我国铁路、建筑、中，由岩体自身放射。伤及强度检测；冻结法凿井时，冻结〔冒落带、裂隙带〕检测及地震灾难预报等。落带和断裂带〔简称两带，为保证煤矿安全生产，又要最大限度地增加煤炭可〔也称检波器〕用电缆连接到地面微地震监测仪上，连续动态观测微地震大事，经计算机处理和解释确定裂隙带和冒落带高度。国公布第一专利起，50年月美国领先进展了地质雷达可行性方案争论，70年月美国地球物理勘探公司〔GSSI〕SIR系列商品化地下雷达系统。随后，日SIR技术根底上，开展了地质雷达探测技术争论。1983年，日本以厚.坂山等人争论了地质雷达在地基中的有用性后，将SIR产品改型为OAO系列产品。70年月来，加拿大A-Cube公司，针对SIR系统的局限性对系EKKOGPR系列产品。80RAMAC系70年月开头矿井地质雷达1987年研制出防爆型KDL系列产品，该产品不仅在煤矿井下，而且在隧道、市政建设等方面推广使用，取得良好的效果。电磁波法20无线电波透视技术，如原地矿部物探所研DK型透视仪，用以查找金属盲矿体的探测试验。70年月末，煤科总院WKT-F3

型轻松防爆坑透仪。90年月，又研制出WKT-D型大距离智能坑透仪及WKT型仪器的防爆改造工作，WKT-D型坑透仪，由微机掌握，测量数据自动数字显示，自动记录和内存储；数据处理有特地的软件、CTCAD自动成图，对350～450m操作简洁，工作效率高，探测效果好，因此，在国内众多局矿得到广泛应用，取得了显著经济和社会效益。瞬变电磁〔Translemt 〔Timedomainelectromagneticmethods〕简称TEM或TDEM。国外TEM法理论争论主要在地面和钻孔中进展前苏联上世纪50年月建立了TEM解释理论和野外施工的方法技术，60年月，前苏联三十多个TEM队在全国各盆地进展普查，并成功联的TEM法理论争论始终处于世界前列，70～808080й，又从激发激化现象理论动身，争论了TEM法激电效应特征及影响，成功地解释了也做了一些试验，但大规模进展该方法始于70年月，J.R.wait，G.V.keller，A.A.Kaufmann80TEMTEM转换理论和应用争论始终走在前列，并提出了很多算法。TEM80〔现吉林大学TEMTEM据处理和解释中也做了大量工作，提出了TEM波场转换和拟地震波处理方法。中TEM回线组合装置探测巷道不同位置的含水构造，取得明显的地质效果。，前苏联及匈牙利在理论和井下方法等方面开展了广泛争论，并处于领先地位。80年月我国煤科总院唐山分院、河北煤研所、煤科总院西安水构造。1990年开头，中国矿业大学与淮北矿业集团合作开展了多种矿井直流水层厚度。长沙旭华无线电厂合作开发了KDY-1型数字测煤厚仪，在一井下应用，用以解决井下小构造、岩溶陷落柱及含水推测等问题。地球物理测井〔测井1927919391954422和地质成果不断提高。煤田测井已从简洁的定性、定深、定厚，向全面定量解释进展。目前，可供给煤层层位、煤岩层产状、煤岩层力学性质〔杨氏、稳定性等，断层参数〔性质、断距、裂开带等，煤层煤质参数、岩层孔隙度、岩性砂泥水含量、含水层参数〔涌水量、补给关系、水位等〕多种地质成果，其中大局部已应用于取芯工程量，提高勘探速度、降低勘探本钱，已经得到宽阔地质工作者的公认。随着科学技术的进展和应用领域进一步延长，煤田测井将发挥更大的作用。矿井物探的主要类型依据本手册对矿井物探工作范围的界定，按物理场列表分类如下：类别

方法横涉及多波为重量地震勘探槽波地震勘探面波〔瑞利波〕地震勘探电测深法：地面电测深、顶底板电测深法直流电剖面法电法高密度电阻率法电法类 偶极法沟通频率测深法电法电磁类

矿山雷达瞬变电磁法自然自然电位法电场电极电位法法视电阻率法电 直流电流法测 电场侧向测井井 法 微电极系测井激发极化法沟通测 电场感应测井井 法类 测井

自然伽玛法中子法声波测井：声波速度法、声波幅度法岩层产状测井其它 地温测井测井法磁测井重力测井井内技术 井径、井液电阻率超声成像测井等测井法矿井微重力测量其它 术氡气测量各类物探手段的适用条件和易解决的问题得良好的地质效果。下表简要列出各类物探手段利用参数，适用条件和解决的地质任务方法 利用参数 适用条件

2121

>U；反射法应满足地层反 高区分

分界面有明显的波阻抗差；煤层厚度射

1米左右，煤层间距大于10米，地层波 和相位等。法三维地震

<15°时最有利。适用于探测几十米以内地质体的几何瑞雷波法 由外表方向衰减不同，测量已频形态。 常地震声波探测类

位等。导波〔煤层波〕记录和分析具有统计性质的频

测。煤层上下界面的速度差异。

度、振幅分布能率及频率分布等岩体变力变形和破坏自己放射出的声P波、S波的走时和波和微震。射线方向定位。12激发激化法激发激化法极化率、衰减时探测对象与围岩有明显的电性差异。浅层地下水流速足够大，有肯定矿化自然电位法 自然电位差度。顶、底板探测地质体与围岩有明显的电性差井下深度方向电性变化规律电测深 异。 造煤层方向视电阻率或视电阻率变煤层顶底板与煤层有明显的电性差层测深法电矿化。异。法井电剖面法类直单极偶极流 法造电高密度电巷道方法某一深度岩石电性变法阻度法化，主要测量参数为电阻率。件直流透视ABMN电极分别设置在回采面相邻巷道中，争论巷道间工作面范围法内电场分布规律及变化特点。13矿 井电

井下掘进前方超前探测；