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摘 要：自从我国进入到21世纪以来，国家快速发展，而在这发展中对于资源的需求快速增加，煤炭资源也是其中之一。我国当前的原煤产量较多，2018年，全国原煤产量完成36.8亿t，同比增长4.5%。煤炭地质工作不仅能够保障煤矿开采的安全性，而且还贯穿在煤炭资源勘查、煤矿设计、煤矿开采与利用的各个环节当中。但是因为我国煤炭开采难度日渐增大、煤矿开采深度不断提升，导致煤矿开采工作面临高瓦斯、高水压、高地温、开采条件复杂等诸多问题，这也为地球物理探测技术实施带来了较大挑战。本文将针对煤矿地质保障中地球物理探测技术面临的挑战进行详细分析。
关键词：地球物理;探测技术;岩土工程
引言
槽波地震勘探是现阶段全世界矿井地质探测应用十分广泛的一种地球物理探测技术，该技术应用时在探测岩层中激发地震波，而地震波在向四周扩散的过程中遇到介质后会出现能量反射，从而造成能量干涉，特别是在遇到断层、陷落柱等地质异常区域时，地震波槽波状态与能量衰减程度会出现变化，通过对这些变化的分析便可解释地层中存在的地质异常[1]。因槽波地震勘探具有探测精准度高、探测距离远、抗干扰性强等诸多优点，长期以来一直受到煤矿企业的青睐，在各大矿区有着广泛的应用。
一、工程概述
A矿年设计生产能力为5.0×106t，主采煤层为山西组3#煤层，但随着矿井生产的持续进行，矿井回采深度及回采中遇到的地质构造的复杂程度均呈现不断增加的趋势。9102作业面是矿井现阶段主采作业面，在回采过程中借助有效的超前勘探技术探明回采范围内的地质异常区域，有助于更好地指导生产，避免安全事故的发生，为矿井综合效益的提升提供有效保障。
二、矿山地质保障中地球物理探测技术面临的挑战
（一）空采区隐患较大。
上世纪八十年代受到“有水快流”政策影响，导致遍地小煤礦现象泛滥，滥采滥挖的现象与日俱增，并且留下了很多空采区。我国政府从2005年来时，不断取缔并关闭了诸多不法小煤矿，在整顿的过程中发现很多隐藏的矿难、煤矿事故[3]。空采区已经成为当前煤炭生产工作最大的生产隐患，虽然当前地面三维地震与瞬变电磁法联合手段，能够对空采区的范围大致圈定，但是很难对穿采单条巷道位置与范围进行判断，并且该技术解释结果具备多解性，很难对空采区的实际情况进行全面把控，在一定程度上无法满足“安全高效”需要，为地理的物理探测技术，带来了极大影响与挑战。
（二）动力灾害预警技术缺乏完善性。
在实际开展采矿工作时，因为开采深度不断加大，所以很容易出现动力灾害问题。深部开采过程中，地质动力关系非常复杂，容易导致一些动力灾害问题，如煤及瓦斯突出等等。因为采矿工作对原本地质平衡带来了不良影响，因此会引发局部地段应力的异常情况，突发各种隐藏型的地质灾害，如断层活化等等。但是纵观我国地球物理探测技术来看，对于动力灾害预警的技术相对缺失，并未具备一个完善的技术手段可以对动力灾害进行勘测、监控、预测，这也是地球物理探测技术面临的一项巨大挑战。
（三）数据收集与分析
此次槽波地震勘探选用的槽波地震仪型号为YTC9.6，检波装置型号为SN4G-10Hz，采样间隔0.25ms，记录用时4s。在位于煤层中部的锚杆上，借助布设于煤层中的锚杆，通过转接头将检波装置固定于其上，安置方向和煤层走向均与煤侧壁方向平行且所有检波装置方向相同[4]。整个9102作业面共设计布设放炮点52个，实际有效炮点49个，其中P7、P13和P433个炮点不具备放炮条件，剩余49个炮点均获得有效的原始槽波数据。对矿井作业面原始地震记录和所获得槽波数据进行综合分析可知，作业面运输巷道内P18、P32和P463个炮点存在槽波能量变化不连续的情况，出现槽波缺失现象，猜测3个炮点区域内存在地质异常，对槽波传递造成阻碍，引起槽波能力衰减。借由对9102作业面投射槽波勘探数据的频散分析，并经多次滤波处理，得出作业面煤层典型频散曲线，即LOVE型槽波频散曲线，其中，煤层中心位置处能量最强。
三、矿山地质保障中地球物理探测技术未来展望
（一）解决综合问题能力方向发展。
在我国信息化技术与科技技术不断发展的当下，高密度全数字三维地震勘测技术，在实践当中取得了良好的效果。并且在淮南矿区实验使用当中取得了良好效果，象征着我国矿区采前构造勘探朝着新方向发展。并且单一地球物理探测技术具备多解性，为了可减少多解性，要综合运用多种方法，确保勘探工作的精准度[4]。
（二）动力地质灾害预测技术更加完善。
动力地质灾害具备隐藏性，在未来地球物理探测技术在实际运用的过程中，通过多内容的监测和分析，如对温度、电阻率、波速等，优化研发动力地质灾害预测技术，实现与时俱进。
（三）创新动力地质灾害预测技术。
在未来的时代发展之下，煤矿开采工作将会面临更多的挑战与复杂的地质环境，还需要保持与时俱进的眼光。切实有效的通过煤炭资源勘查、矿井优化设计、矿井基本建设、井巷开拓工程等诸多手段，配合动力地质灾害预测技术，切实保障煤矿开采生产安全。
（四）槽波地震勘探结果解释
基于LOVE型槽波频散曲线所显示的埃里相振幅值，构建2D视衰减系数模型（包括介质吸收作用和地质构造等造成的散射效果），依据槽波能量成像和井下实际地质资料，对9102作业面回采区域内的地质异常位置及规模进行标注。
结束语
总而言之，我国煤炭资源分布较为广泛，不同煤矿地质所开采条件不同，很容易造成煤矿灾害以及煤矿安全事故。煤矿地质保障系统应该结合煤矿生产的实际情况，从整体构架、研究内容、保障目标、配套技术等层面出发，展现出煤矿地质保障实际效率。煤矿地质保障系统当中地球物理探测技术使用效率较高，并且已经成为保障煤矿生产安全的重要技术手段，随着地球物理探测技术的不断深入发展，我们有理由相信，地球物理探测技术在煤矿开采地质保障系统中，可以充分发挥其应有的作用。
参考文献
[1] 尹燕京，马向阳，王笏勇.城市地下管线探测技术的应用[J].大坝与安全，2019（04）：35-41.
[2] 张建清.水电工程地球物理精细探测技术研究[J].人民长江，2019，50（06）：124-129.
[3] 《航空地球物理综合探测理论技术方法装备应用》简介[J].国土资源遥感，2019，31（02）：95.
关键词：地球物理;探测技术;岩土工程
引言
槽波地震勘探是现阶段全世界矿井地质探测应用十分广泛的一种地球物理探测技术，该技术应用时在探测岩层中激发地震波，而地震波在向四周扩散的过程中遇到介质后会出现能量反射，从而造成能量干涉，特别是在遇到断层、陷落柱等地质异常区域时，地震波槽波状态与能量衰减程度会出现变化，通过对这些变化的分析便可解释地层中存在的地质异常[1]。因槽波地震勘探具有探测精准度高、探测距离远、抗干扰性强等诸多优点，长期以来一直受到煤矿企业的青睐，在各大矿区有着广泛的应用。
一、工程概述
A矿年设计生产能力为5.0×106t，主采煤层为山西组3#煤层，但随着矿井生产的持续进行，矿井回采深度及回采中遇到的地质构造的复杂程度均呈现不断增加的趋势。9102作业面是矿井现阶段主采作业面，在回采过程中借助有效的超前勘探技术探明回采范围内的地质异常区域，有助于更好地指导生产，避免安全事故的发生，为矿井综合效益的提升提供有效保障。
二、矿山地质保障中地球物理探测技术面临的挑战
（一）空采区隐患较大。
上世纪八十年代受到“有水快流”政策影响，导致遍地小煤礦现象泛滥，滥采滥挖的现象与日俱增，并且留下了很多空采区。我国政府从2005年来时，不断取缔并关闭了诸多不法小煤矿，在整顿的过程中发现很多隐藏的矿难、煤矿事故[3]。空采区已经成为当前煤炭生产工作最大的生产隐患，虽然当前地面三维地震与瞬变电磁法联合手段，能够对空采区的范围大致圈定，但是很难对穿采单条巷道位置与范围进行判断，并且该技术解释结果具备多解性，很难对空采区的实际情况进行全面把控，在一定程度上无法满足“安全高效”需要，为地理的物理探测技术，带来了极大影响与挑战。
（二）动力灾害预警技术缺乏完善性。
在实际开展采矿工作时，因为开采深度不断加大，所以很容易出现动力灾害问题。深部开采过程中，地质动力关系非常复杂，容易导致一些动力灾害问题，如煤及瓦斯突出等等。因为采矿工作对原本地质平衡带来了不良影响，因此会引发局部地段应力的异常情况，突发各种隐藏型的地质灾害，如断层活化等等。但是纵观我国地球物理探测技术来看，对于动力灾害预警的技术相对缺失，并未具备一个完善的技术手段可以对动力灾害进行勘测、监控、预测，这也是地球物理探测技术面临的一项巨大挑战。
（三）数据收集与分析
此次槽波地震勘探选用的槽波地震仪型号为YTC9.6，检波装置型号为SN4G-10Hz，采样间隔0.25ms，记录用时4s。在位于煤层中部的锚杆上，借助布设于煤层中的锚杆，通过转接头将检波装置固定于其上，安置方向和煤层走向均与煤侧壁方向平行且所有检波装置方向相同[4]。整个9102作业面共设计布设放炮点52个，实际有效炮点49个，其中P7、P13和P433个炮点不具备放炮条件，剩余49个炮点均获得有效的原始槽波数据。对矿井作业面原始地震记录和所获得槽波数据进行综合分析可知，作业面运输巷道内P18、P32和P463个炮点存在槽波能量变化不连续的情况，出现槽波缺失现象，猜测3个炮点区域内存在地质异常，对槽波传递造成阻碍，引起槽波能力衰减。借由对9102作业面投射槽波勘探数据的频散分析，并经多次滤波处理，得出作业面煤层典型频散曲线，即LOVE型槽波频散曲线，其中，煤层中心位置处能量最强。
三、矿山地质保障中地球物理探测技术未来展望
（一）解决综合问题能力方向发展。
在我国信息化技术与科技技术不断发展的当下，高密度全数字三维地震勘测技术，在实践当中取得了良好的效果。并且在淮南矿区实验使用当中取得了良好效果，象征着我国矿区采前构造勘探朝着新方向发展。并且单一地球物理探测技术具备多解性，为了可减少多解性，要综合运用多种方法，确保勘探工作的精准度[4]。
（二）动力地质灾害预测技术更加完善。
动力地质灾害具备隐藏性，在未来地球物理探测技术在实际运用的过程中，通过多内容的监测和分析，如对温度、电阻率、波速等，优化研发动力地质灾害预测技术，实现与时俱进。
（三）创新动力地质灾害预测技术。
在未来的时代发展之下，煤矿开采工作将会面临更多的挑战与复杂的地质环境，还需要保持与时俱进的眼光。切实有效的通过煤炭资源勘查、矿井优化设计、矿井基本建设、井巷开拓工程等诸多手段，配合动力地质灾害预测技术，切实保障煤矿开采生产安全。
（四）槽波地震勘探结果解释
基于LOVE型槽波频散曲线所显示的埃里相振幅值，构建2D视衰减系数模型（包括介质吸收作用和地质构造等造成的散射效果），依据槽波能量成像和井下实际地质资料，对9102作业面回采区域内的地质异常位置及规模进行标注。
结束语
总而言之，我国煤炭资源分布较为广泛，不同煤矿地质所开采条件不同，很容易造成煤矿灾害以及煤矿安全事故。煤矿地质保障系统应该结合煤矿生产的实际情况，从整体构架、研究内容、保障目标、配套技术等层面出发，展现出煤矿地质保障实际效率。煤矿地质保障系统当中地球物理探测技术使用效率较高，并且已经成为保障煤矿生产安全的重要技术手段，随着地球物理探测技术的不断深入发展，我们有理由相信，地球物理探测技术在煤矿开采地质保障系统中，可以充分发挥其应有的作用。
参考文献
[1] 尹燕京，马向阳，王笏勇.城市地下管线探测技术的应用[J].大坝与安全，2019（04）：35-41.
[2] 张建清.水电工程地球物理精细探测技术研究[J].人民长江，2019，50（06）：124-129.
[3] 《航空地球物理综合探测理论技术方法装备应用》简介[J].国土资源遥感，2019，31（02）：95.