煤礦地質開采方面的應用

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0引言

在開采煤礦的過程中，存在一定的風險和隱患，必須要將物探技術融入煤礦地質開采環節，精準掌握煤礦的地質結構，判斷可能出現的地質災害，防止煤礦開采的同時發生安全事故。在保障煤礦開采效率的基礎上，提升煤礦開采的安全系數。

1物探技術的特點

人類對地球物理的探索與研究很早就開始了，但它被確立為獨立的學科卻直到19世紀才實現。在公園132年，史上第一臺地震儀器誕生；牛頓將力學理論融入到歲差和分點的潮汐中，測量了地球的形狀、了解了水循環的環節；使用磁石制作世界上第一個磁羅盤，推動了世界航海的發展。在20世紀，物探技術逐漸引起學術界和勘探領域的關注，在海洋遠程勘探中發揮了重要的作用，其中主要借鑒了地球物理學史的板塊構造理論。在現階段，物探技術較多被運用于礦物勘探，以提升煤礦開采作業的安全性，避免存在安全風險和隱患。將物探技術應用于煤礦地質開采，分析煤礦潛藏的礦床、煤層、地下水等，做好環境的評估和修復，確保煤礦地質開采的有序推進[1]。

2物探技術的要素

2.1引力在引力的影響下，伴隨著礦石下沉深度的增加，礦石的密度也在不斷上升。通過計算重力勢和重力加速度，還可以發現煤層。構造板塊的動力學信息可以通過地表引力得到。當海洋處于平衡狀態時，可以在大陸的幫助下擴張。

2.2熱流熱流循環直接產生地球磁場，而放射性和原始熱量是熱流的主要來源。地幔柱從地幔底部攜帶熱量，為地熱能提供潛在的能源。

2.3振動地球內部和表面的振動是產生地震波的主要原因。當巖石的成分和密度發生變化時，就會產生地震波，這些反射的地震波能夠幫助了解近地表結構，判斷煤礦地質的深層結構，具體地震勘探技術的原理如圖1所示[2]。

3物探技術對煤礦地質探測的作用

物探技術使用比較便捷，強大的靈活性能夠準確、迅速適應實際開采環境，簡單的操作方式也讓物探技術逐漸深入到各個煤礦地質開采領域。現階段，我國主要的地球物理研究技術是電學研究和超聲波研究。通過地球物理研究技術的應用，可以有效地預防和控制地質災害和水文災害。在研究煤礦地質時，必須根據實際情況選擇物探技術進行勘探。根據煤礦開采的具體要求和煤礦開采環境選擇合適的物探技術。高分辨率地面三維地震方法和二維地震研究方法，能夠及時了解煤礦地質的實際信息，得到精準詳細的煤礦地質數據，便于設計煤礦開采方案。通過物探技術的應用，及時了解了煤礦煤層的厚度變化，以及煤層、斷層的分布情況，對存在的地質異常問題及時掌握，這樣煤礦地質開采工作才能有序推進，提升煤礦開采的整體質量，讓煤礦開采作業更加科學[3]。

4物探技術在煤礦地質開采方面的應用

4.1二次地震資料處理和精細解釋技術過去，礦山開采、精細靜校正是最主要的開采方式，在二次地震資料處理和精細解釋技術中也有所體現。通過該技術的應用，煤礦地質構造信息能夠及時了解，提升信息的真實性和準確性，確保地質勘測的精度。作為比較系統的工程，需要有較高的精度，才能完成二次精細處理，也要嘗試多種不同的形式。要充分分析原始資料，掌握靜校正參數和方法。有些煤層埋藏較淺，如果三維地震數據在早期施工連接中投影的最大偏差較小，則很難有效地進行低頻和長波校正。整個結構和剖面中的結構之間會有明顯的差距。因此，有關人員有必要合理選擇計算參數，對平滑參數也要加以控制，才能開展后續的靜校正計算。此外，單炮靜校正野外地震記錄后，CMP采集項目仍會有時差。剩余靜校正以高頻短波的形式顯示，也會影響排列質量，用高頻短波長的方式呈現，進而影響疊加質量，需要工作人員關注剩余靜校正量的影響。在實際工作中，不僅要進行地表恒定剩余靜校正，還要嘗試將反射剩余靜校正的全局優化結合起來，確保矯正效果更加準確，這樣對煤礦地質的了解也會更加詳細深入，得到的數據參與準確度得到保障[4]。

4.2巖性反演資料解釋技術頂板和底板的結構形狀、目標層的厚度、延伸方向等因素共同構成了煤礦的空間幾何形狀。因此，在實際工作中，需要融合高分辨率的井點測井資料，并嘗試結合連續分布大面積的地震資料，形成一種全新的物探技術，巖性反演流程如圖2所示。在實際作業環節，全新的物探技術能夠發揮出明顯的作用，對弱反射波的檢測效果更理想，地震剖面的縱向分辨率也有所提升。對開采人員而言，新的物探技術幫助他們掌握大量的信息數據，了解了煤礦含水層的富水情況以及瓦斯在煤礦中的分布區域，在后續的煤礦開采作業中，也能提供有效幫助。大量的存在于煤礦采區的鉆孔資料，也可以有效利用起來，作為已有的邊界條件，降低反演問題造成的消極影響[5]。此外，作為煤礦的開采人員，在實際采礦作業環節，還可以嘗試整合高分辨率垂直鉆井數據和水平穩定地震二維高分辨率地震數據，了解頂底板巖性分布和煤層空間的實際情況。影響反演結果的因素多種多樣，主要表現在對原始資料的掌握情況，以及地震資料分辨率的真實性、準確性。地震子波。地震反射層標定的層位、時間轉換深度，合成記錄都會影響具體的精度，而波提取的實際情況，也會在合成記錄中有一定體現。因此，應該關注子波提取的發展，掌握地震子波的相關資料。地震資料與測井資料想要實現銜接，就必須要依靠合成記錄。在合成記錄中，能夠反映出巖性發射層位，在地震時間剖面圖上顯示相關信息，對反演結果的影響也不容忽視。地質模型。需要利用好完整的測井資料，才能構建出靈活的地質模型，發揮出應有的作用。靈活的地質模型，能夠準確、真實反映出地層情況，對反演結果也會產生一定影響。

4.3屬性體解釋技術借助得到的屬性信息，解釋煤礦地質構造。在煤礦地質開采環節，應用屬性體解釋技術，通過二維數據的利用，計算出準確的地震反射波頻率、能量等相關信息，結合計算得到的結果，也能構建準確的地震屬性數據體。在實際應用中，屬性體解釋技術更加便捷，也能獲取更準確的信息。將屬性體解釋技術應用于煤礦地質開采領域，能夠獲取準確的小型結構剖面圖，煤礦地質開采也能有序推進。此外，屬性體解釋技術也是發展三維地震資料解釋技術的關鍵，在后續階段也會開展相應研究與探索。借助地震的反射波，可以了解深層地質結構等相關信息，提升三維地震勘探的效果。在地震波的傳播過程中，由于傳播介質的變化，也會存在一定差別。所以，地震波出現的頻率、時間等因素都會受到一定影響。例如一些小構造變化造成的地震波反射信息，能夠有效識別小構造地質的異常體。

5物探技術在煤礦地質開采中的應用

5.1模數轉換及時儲存模擬域當中的電磁波和引力等相應信息，采樣開展后續作業。由于頻域和時域中能夠收集相應的信號，也可以開展間隔測量作業。物探模數轉換如圖3所示。例如，對同一個信號的分量，在不同時刻分別測量；在同一空間的不同區域，測量同一信號。用不連續的時間間隔測量信號的幅度，實現了對一維時變信號的測量。測量同一空間中不同區域和不同時間的信號，并根據信號的幅度執行空時信號。例如，使用剃刀和引力波傳感器測量不同時間的采樣信號，并掌握相應的地球引力數據；通過模數轉換的方式測量煤礦地質信息，保障煤礦地質開采的安全性和效率；在發展物探技術的同時，掌握完整、準確的地質結構信息，發揮出應有的價值[6]。

5.2波束成形對時空信號進行濾波的問題似乎很復雜，其實質是找到信號的方向和速度，可以參考1D信號設計方法來設計空時信號濾波器。如果需要提取除零以外的特定頻率的頻率分量，空時信號濾波器的設計應確定制動頻帶，并選擇適當的頻帶。在多維系統中，還需要調整波數和濾波器的頻率，設計在（k，w）區域當中，一致設置波數和頻率。通過地球物理相控陣的使用，將信號的地理分布有效過濾，尤其是能高效過濾空時信號。針對一些運行的信號，尤其是沿著特定方向運行的信號，能夠取得明顯的隔離效果。嘗試加權延遲，減慢信號輸出的速度，用線性組合的形式卡茲。也就是說，通過延遲平均值并接收對應信號的方式，實現波束的輸出，讓信號向指定的方向傳輸。

5.3估算地下煤礦的位置首先，預想地下目標的質量分布，做出相應的推斷和預判，用參數化的方式估算地下煤礦的位置。使用引力梯度儀，從不同方向定位地下礦山，測量地質引力場的每個區域。其次，添加引力梯度張量值。在最大似然程序的指導下，計算出CRB界限，才能有效評估地下煤礦的位置，了解地下目標具體的質量分布。

6結語

煤炭在現階段以及后續很長時間內，都將是我國主要的能源類型，支撐經濟建設與工業生產。為了確保煤礦開采的安全合理，就要將物探技術引入地質勘探及煤礦開采中。雖然物探技術在煤礦地質開采中的應用相對薄弱，但其重要價值不容忽視。要掌握物探技術的應用要點，保障煤礦地質開采的安全推進。

參考文獻

[1]侯曉瑞.物探技術在探測煤礦地質中的應用研究[J].礦業裝備,2020(6):134-135.

[2]張致源.物探技術在探測煤礦地質中的應用[J].能源與節能,2021(6):221-222.

[3]張建強.物探技術在探測煤礦地質中的應用[J].當代化工研究,2021(12):90-91.

[4]劉強.淺談物探技術在煤礦地質開采方面的應用[J].當代化工研究,2021(19):33-34.

[5]李俊杰.物探技術在探測煤礦地質中的應用[J].礦業裝備,2020(4):138-139.

[6]曹武慶.物探技術在煤礦地質開采方面的應用[J].科技創新與應用,2020(25):174-175.

作者:劉建宇 單位:霍州煤電集團河津騰暉煤業有限責任公司