礦井地球物理勘探是煤礦井巷工程中運用的各種地球物理勘探技術(shù)的總稱。《礦井地球物理勘探》主要涉及彈性波法、直流電法、電磁法三類代表性礦井地球物理勘探技術(shù),首先簡要介紹了礦井地球物理勘探基礎(chǔ)知識,而后系統(tǒng)介紹了礦井地震勘探、瑞利波勘探、槽波地震勘探、礦井聲波探測、礦井直流電法勘探、礦井瞬變電磁法勘探、電磁波透視探測及礦井地質(zhì)雷達探測的基本原理與工作方法。每項技術(shù)配有實際勘探案例,以幫助學生理解與掌握相應知識。
《礦井地球物理勘探》可供資源勘查工程專業(yè)及相關(guān)專業(yè)本科生使用,也可供礦井現(xiàn)場工作人員參考
煤炭是我國的主要能源,巨大的消耗需求催動著煤炭的大量開采,這使得優(yōu)勢地質(zhì)條件下的煤炭資源量銳減。在此背景下,我國煤炭開發(fā)已逐漸走向深部、走向成煤模式與開采條件復雜區(qū)。水害、采空區(qū)、煤與瓦斯突出、沖擊地壓等對煤礦的安全生產(chǎn)構(gòu)成威脅,預測與治理不當可造成嚴重的人員傷亡與巨大的經(jīng)濟損失。為此,利用正確、高效的探測方法實現(xiàn)地質(zhì)條件的準確預測、地質(zhì)災害的準確預警,符合煤礦生產(chǎn)的迫切需求。
煤礦生產(chǎn)需要及時、準確預測的地質(zhì)條件主要包括,采動影響范圍內(nèi)的小斷層與褶曲、陷落柱、煤層的風化與產(chǎn)狀變化帶、煤層厚度變化帶、巖漿巖侵入體、溶洞、采空區(qū)積水區(qū)域、導(含)水通道等。這些地質(zhì)異常體往往規(guī)模較小,無法完全依靠傳統(tǒng)地質(zhì)學方法、數(shù)學地質(zhì)統(tǒng)計預測方法查明,也不能依靠鉆探實現(xiàn)連續(xù)性探測。同時,這些地質(zhì)異常體的深度較大,受制于地球物理勘探的體效應,地面高分辨率三維地震勘探、高精度電磁勘探技術(shù)均無法勝任此類精細化超前探測任務。礦井地球物理勘探以煤層及其頂?shù)装鍑鷰r為主要研究對象,探測巷道掘進或開采過程中可能遇到的煤層產(chǎn)狀變化、斷層、陷落柱、采空區(qū)積水、圍巖松動、頂板冒落等地質(zhì)問題,從而可為煤礦的安全與高效生產(chǎn)提供可靠資料。只有將地球物理勘探工作移入井下,才能縮小與地質(zhì)異常體的距離,突出相應地質(zhì)異常的特征,從而更好地解決煤礦生產(chǎn)過程中面臨的地質(zhì)問題。
基于探測目標物理性質(zhì)的不同,形成了彈性波法、直流電法、電磁法3類常用的礦井地球物理勘探技術(shù):①彈性波法主要包括井下折射波法、井下反射波法、地震CT技術(shù)、礦井地震超前探測技術(shù)、瑞利波勘探法、槽波地震勘探法等礦井地震勘探技術(shù),也包括礦井巖體聲波探測與微地震技術(shù);②直流電法主要包括巷道頂?shù)装咫姕y深法、巷道層測深法、礦井電剖面法、礦井高密度電阻率法、礦井直流透視法、礦井直流電法超前探測技術(shù);③電磁法主要包括礦井瞬變電磁法、電磁波透視法、礦井地質(zhì)雷達探測技術(shù)。
礦井地球物理勘探屬于地球物理勘探類專業(yè)課的后繼課程。為了有效銜接前后課程內(nèi)容,幫助讀者理解礦井地球物理勘探技術(shù)體系,本書首先簡述了巖(礦)石的物理性質(zhì)、地震波運動學基礎(chǔ)知識、礦井直流電場的全空間理論、電磁場基礎(chǔ)知識,而后系統(tǒng)介紹了上述常用礦井地球物理勘探技術(shù)的基本原理、施工方法及實際案例。
本教材由邰振華、丁寶國任主編,曲躍、王連元任副主編,李東林、姜龍龍、潘永恒參編。編寫分工為:黑龍江科技大學邰振華編寫第1、2章,黑龍江龍煤礦業(yè)控股集團有限責任公司李東林編寫第3章,黑龍江龍煤礦業(yè)控股集團有限責任公司丁寶國編寫第4章,黑龍江科技大學王連元編寫第5章,黑龍江科技大學曲躍編寫第6、7章,黑龍江龍煤礦業(yè)控股集團有限責任公司姜龍龍編寫第8章,黑龍江龍煤礦業(yè)控股集團有限責任公司潘永恒編寫第9章。全書的統(tǒng)稿、定稿工作由邰振華完成。
第1章 礦井地球物理勘探基礎(chǔ)知識
1.1 巖(礦)石的物理性質(zhì)
1.2 地震波運動學基礎(chǔ)知識
1.3 礦井直流電場全空間理論
1.4 電磁場基礎(chǔ)知識
第2章 礦井地震勘探
2.1 礦井地震勘探概述
2.2 礦井常規(guī)地震勘探技術(shù)
2.3 礦井地震CT技術(shù)
2.4 礦井地震超前探測技術(shù)
第3章 瑞利波勘探
3.1 瑞利波勘探的基本特征
3.2 瑞利波勘探的方法
3.3 瑞利波勘探的應用
第4章 槽波地震勘探
4.1 槽波的基礎(chǔ)知識
4.2 槽波地震勘探的施工技術(shù)
4.3 槽波地震勘探的數(shù)據(jù)處理
4.4 槽波地震勘探的應用
第5章 礦井聲波探測
5.1 礦井聲波探測的原理
5.2 礦井聲波探測的方法
5.3 礦井聲波探測的應用
5.4 礦井聲發(fā)射與微地震技術(shù)
第6章 礦井直流電法勘探
6.1 巷道頂?shù)装咫姕y深法
6.2 巷道層測深法
6.3 礦井電剖面法
6.4 礦井高密度電阻率法
6.5 礦井直流電透視法
6.6 礦井直流電法超前探測
6.7 礦井直流電法勘探的應用
第7章 礦井瞬變電磁法勘探
7.1 礦井瞬變電磁法勘探的基礎(chǔ)理論
7.2 礦井瞬變電磁法勘探的工作裝置和工作方法
7.3 礦井瞬變電磁法勘探的應用
第8章 礦井工作面電磁波透視法探測
8.1 礦井工作面電磁波透視法探測的原理
8.2 礦井工作面電磁波透視法探測的工作方法
8.3 礦井工作面電磁波透視法探測的應用
第9章 礦井地質(zhì)雷達探測
9.1 礦井地質(zhì)雷達探測的基礎(chǔ)知識
9.2 礦井地質(zhì)雷達探測的技術(shù)參數(shù)與工作方法
9.3 礦井地質(zhì)雷達探測資料的處理與解釋
9.4 礦井地質(zhì)雷達探測的應用
參考文獻