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1礦床充水條件分析

在自然條件下，煤層一般是不含水的，煤礦發(fā)生突水，必須具備一定的條件，這就是要有充足的充水水源、導通水源與煤層的涌水通道和一定的水壓。

1．1充水水源礦

床充水水源包括自然的大氣降水、地表水、地下水及人為的老窯水等，將大氣降水作為主要充水水源的礦井，突水具有明顯的季節(jié)性和周期性特征，而地表水、地下水作為主要充水水源的礦井突水時，突水水量比較穩(wěn)定，老窯水是指礦床體開采結束后，封存于采礦空間的地下水，屬于酸性的強腐蝕水，能破壞礦山設備，且這種水突水特點是短時間內大盆涌入礦井，具有很大危害性，而且比較隱蔽，不好排查，遇到以這種水為充水水源，則開采成本就要提高。

1．2涌水通道

涌水通道是溝通水源與煤層的橋梁，主要包括點狀的巖溶陷落柱通道、線狀的斷層線以及窄條狀的隱伏露頭通道等。涌水通道是礦床充水的最主要的因素，也是最難以確定的要素，發(fā)生礦床涌水事件的大部分都是由于未探明導水通道導致的。

2煤層突水危險性預測研究現(xiàn)狀

為有效解決礦井水害問題，對煤層突水危險性進行準確及時的預測評價，不同學者從不同角度出發(fā)，提出了一些行之有效的方法和理論，其中脆弱性指數(shù)法、突水系數(shù)法、Bp神經(jīng)網(wǎng)絡判別法等均在現(xiàn)實中取得了有效的應用，對煤礦的安全開采起到了很好的指導作用。這些方法關鍵都在于將采集到的突水因素數(shù)據(jù)經(jīng)過一定的數(shù)據(jù)模型進行數(shù)據(jù)挖掘分類，進而判斷是否會發(fā)生突水。為準確獲礦井突水因素數(shù)據(jù)，主要物探方法有鉆井勘探、電法勘探以及地震勘探。其中鉆井勘探能直接獲取一手的詳細的地質數(shù)據(jù)，但價格高昂，且在井田范圍內分布密度低，無法準確獲取鉆孔之間巖體的變化情況，鉆井與鉆井之間的地質現(xiàn)象只能通過模擬獲得，難以有效、精確地控制井田內整個煤系地層的水文地質條件；目前，主要是利用電磁勘探方法進行煤礦地面水文地質調查工作，主要有電阻率法、瞬變電磁法、可控源音頻大地電磁測深法(CSAMT)等，可以有效地確定低阻水異常的部位，但是電磁勘探方法存在的主要問題是具有體積勘探效應，無論是縱向分辨率還是橫向分辨率均較低，同時受地面電磁干擾的影響較嚴重，并且在井田范圍內，欲達到足夠高的密度和分辨率是不切實際的；地震勘探具有大面積密集采集信息的優(yōu)勢，利用縱向高分辨率的測井信息，地震勘探可以從平面和立體角度研究地層的構造、巖性變化，從而對水文地質異常做出判斷，進而研究導水裂隙的分布及發(fā)育規(guī)律，為防治水提供決策依據(jù)。

3地震勘探技術的應用

3.1地震勘探原理

在第二節(jié)的充水條件分析中可以看到，煤層防治水的關鍵在于探明礦區(qū)老窯水及涌水通道的分布。突水前的一個基本征兆是發(fā)生震耳的聲響，這是突水通道最終貫通失穩(wěn)的前兆信息，其實就是該區(qū)的巖層斷裂和薄弱區(qū)域(已知和未知斷層、陷落柱等)活化，巖石破裂過程的試驗表明，巖體破裂過程是一個能量逐漸釋放的過程，將在巖體中產(chǎn)生彈性波，而對失穩(wěn)前破裂信號的采集，是我們獲得失穩(wěn)前兆信息并進行預測預報的物理基礎。地震勘探通過對采動巖體進行大范圍的監(jiān)測、高精度震源定位和時空序列的描述，可以實時監(jiān)測并反演破裂發(fā)生的空間位置、能量和發(fā)展動態(tài)，結合水源分布信息，實現(xiàn)突水危險性的預警。

3．2微地震基本定位方法

忽略深度后，近震三維空間微地震定位可作為平面微地震定位問題，在已知三個監(jiān)測點坐標和地層介質傳播速度情況下，通過到達三個點的時間，采用三點定位幾何方法，就可確定震源位置。由于具有實時監(jiān)測的優(yōu)勢，針對既定突水危險區(qū)實施臨場預警的最為直接的手段之一即微震監(jiān)測及突水預測。下圖描述的是突水危險區(qū)超前預測與突水危險性臨場預警的研究思路。

4結語

本文對煤礦開采過程中的水害問題以及目前的煤層水害預測評價技術進行了分析研究，著重介紹了地震勘探技術的原理、定位方法以及突水危險臨場預警的研究思路，目前地震勘探技術的主要問題還是在于精度不太高，但隨著技術的發(fā)展，高精度的地震勘探技術在礦井突水危險性預測評價方面的作用也將愈來愈顯要。

作者：胡忠平劉曉莎單位：中國礦業(yè)大學〈北京〉地球科學與測繪工程學院