丁宝国
黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司地质测量部 154100
摘要：本文从物探的原理，结合物探技术在鹤岗矿区的大量应用实例，详细论述了物探技术在鹤岗矿区的优点和缺点，并对物探技术的发展前景做了展望。
关键词：物理性质、物探，地震、电法，瞬变电磁法、超前探测、定性、定量。
1.引言
物探全称地球物探勘探，根据各种岩石之间的密度、磁性、电性、弹性、放射性等物理性质的差异，选用不同的物理方法和物探仪器，测量工程区内的地球物理场的变化，以了解其水文地质情况和工程地质情况的勘探和测试方法。包括电法、地震、磁法、重力、放射性等。
2.物探方法的优越性
物探方法可以查明采煤工作面及煤层顶底板隐伏导水通道及富水区域，探查巷道掘进前方采空区、导水构造、破碎裂隙带等。相对钻探它有以下优势：生产效率较高，成本较低，方法种类丰富，即适用于大范围探测，也适用于区域探测，部分电法对低阻含水体反应敏感，广泛应用于矿井水害防治，选用不同探测方法综合探测，对比分析，能达到较好的探测效果，根据不同探测技术的特点，合理选择物探方法进行有效综合探测，对煤矿安
全生产具有重大的现实意义。
3.鹤岗矿区物探技术应用
3.1地面物探
1)地震勘探
地震就是分别利用体波和面波的不同特点探测巷道掘进面正前方的地质构造（断层、破碎带、陷落柱、采空区、溶洞、饱水危险带及岩性变化等）；也可用于隧道超前地质预报。主要代表方法为三维地震、二维地震等，益新煤矿为了探清深部煤层赋存情况进行了深部采区三维地震探测，取得良好的效果。
2）电法勘探
地面电法多用于水文地质勘探前期工作，用于查明煤层顶板各充水含水层的岩性、埋深、厚度、裂隙发育程度、富水性、水位、水化学特征及补迳排条件，了解各含水层之间以及地下水与地表水的水力联系；调查了解勘查区内及周边煤炭开采及采空区分布、地面塌陷及积水情况，分析其对煤矿安全生产的影响；进一步查明勘查区断裂构造的富水性、导水性，为布置水文孔提供依据。鹤岗矿业公司近几年就做了水文地质补充勘探工作。主要代表的方法为岩土体电阻率测试技术、直流电法、高密度电法等。
3.2井下物探
1）地震波超前探测技术（地质探测仪、瑞利波）
地震波原理是由震源激发的，在不同岩层物理性质的差异和传播速度不同，遇到不同的波阻抗界面不同，来确定岩性的变化。
（1）瑞利波探测实例，三水平北一石门3号层左二段运输机道
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根据探测结果异常位置为探测正前方15m（开门109m）处，根据现场情况分析，这个位置将会有岩石出现，初步判定为煤层顶板下降所致。实际14米见岩石，与掘进结果一致。
（2）槽波地震探测技术
主要用途是在井下探测煤层的不连续性，如煤层厚度变化、矸石层分布、小断层、陷落柱、火成岩侵入体、古河床冲刷、岩墙、老窑等。而这些尺寸只有1~2米或更下的地质异常在地面上用地震勘探和其他勘探手段是无法探测出来，可就是这些不能预先被测出来的小构造能给正规的采煤工作造成很大的经济损失。
槽波勘探的基本观测方法有两类：透射法与反射法，该方法在兴山矿、富力矿、峻德矿、新陆等都进行了多次探测，经过探采对比，结果与实际相吻合，特别是富力煤矿-450南扩区11层下段沿煤层大约有200米的距离，反射同相轴特征比较明显，经富力矿打钻验证，下段约在180米左右见异常。
（4）无线电波探测技术
无线电波透视技术与地震和直流电法比，具有仪器轻便、非接触式探测、透距大和成本低等特点。矿井下无线电波透视技在两巷道间进行，如在回风巷布置发射点，向煤层中发射某一频率的电磁波。在运输巷安置接收机观测电磁场场强H信号，电磁波在煤层传播中遇到介质电性变化时，电磁波被吸收或屏蔽，接受信号显著减弱或收不到有效信号，如沿巷道多点观测，形成所谓的透视异常。发射点和接收点可布置在回风巷、运输巷等易于通行和干扰较小的地段。
（5）瞬变电磁法
也称时间域电磁法（Time domain electromagnetic methods），简称TEM，是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间利用线圈或接地电极观测地下介质中引起的二次感应涡流场，从而探测介质电阻率的一种物探方法。
4.现阶段物探存在问题
4.1矿井小构造探测尚未解决
困扰矿井生产的小构造问题尚未得到很好的解决。目前作为地质保障系统核心技术的高分辨三维地震勘探对落差小于5m的断层的解释精度还很低，特别是小于3m的断层更是无能为力。一些井下探测手段（如槽波、瑞雷波、电磁法等），也由于受煤矿井下场地和环境条件的限制，无法保证精确的定位探测。
4.2多种技术的综合应用不够
多采用单一探测技术解决单一地质问题，对各种探测技术所适应的地质条件缺乏深入的研究和全面的对比分析，使用当中有些方法选择和配合不当，不同方法的互相印证不够，未形成综合配套的探测技术优势。
4.3对矿井地质规律缺乏深入研究
对矿井地质规律缺乏深入的分析研究和综合评价，对各种勘探方法和探测技术手段在不同地区、不同地质条件下解决问题的能力的未系统化研究不够，物探资料的地质解释还存在多解性，探测精度有待于进一步提高。
4.4仪器装备水平有待提高
有关勘探仪器装备的结构、性能及其稳定性等还存在一些缺陷，特别是作为地质保障系统核心技术的三维地震勘探仪器设备和资料处理软件等主要依赖于进口，对我国复杂矿井地质条件的适应性还有待于进一步研究。
5.物探发展前景
煤炭在我国未来国民经济发展中的重要地位，煤矿地质保障系统技术前景广阔，今后相当长时期内煤炭仍是我国的主要能源，煤炭工业在我国未来国民经济发展中占有十分重要的地位，发展高产高效矿井已成为我国煤炭工业的必然趋势。今后随着我国煤炭需求量和生产规模的不断扩大，煤矿生产机械化程度不断提高，以及煤矿开采地质条件的逐渐复杂化，为煤矿生产安全提供先进的物探探测技术，是我国未来煤炭工业向现代化发展的重要基础。
（1）各种探测技术仪器装备的轻便、抗干扰、高精度发展；
（2）多种物探技术手段的综合应用；如：电法-电法、地震-地震、地震-电法。
（3）物探解释由定性向定量发展；
（4）提高物探成果的精度，如地震资料二次处理与解释等。
作者简介：丁宝国（1968.06— ），男，1992年毕业于中国矿业大学地质系地球物理专业，大学本科，高级工程师，现任龙煤鹤岗矿业公司地测部副部长、物探研究所所长、物探工作室负责人。