矿井地球物理勘探是煤矿井巷工程中运用的各种地球物理勘探技术的总称。《矿井地球物理勘探》主要涉及弹性波法、直流电法、电磁法三类代表性矿井地球物理勘探技术,首先简要介绍了矿井地球物理勘探基础知识,而后系统介绍了矿井地震勘探、瑞利波勘探、槽波地震勘探、矿井声波探测、矿井直流电法勘探、矿井瞬变电磁法勘探、电磁波透视探测及矿井地质雷达探测的基本原理与工作方法。每项技术配有实际勘探案例,以帮助学生理解与掌握相应知识。
《矿井地球物理勘探》可供资源勘查工程专业及相关专业本科生使用,也可供矿井现场工作人员参考
煤炭是我国的主要能源,巨大的消耗需求催动着煤炭的大量开采,这使得优势地质条件下的煤炭资源量锐减。在此背景下,我国煤炭开发已逐渐走向深部、走向成煤模式与开采条件复杂区。水害、采空区、煤与瓦斯突出、冲击地压等对煤矿的安全生产构成威胁,预测与治理不当可造成严重的人员伤亡与巨大的经济损失。为此,利用正确、高效的探测方法实现地质条件的准确预测、地质灾害的准确预警,符合煤矿生产的迫切需求。
煤矿生产需要及时、准确预测的地质条件主要包括,采动影响范围内的小断层与褶曲、陷落柱、煤层的风化与产状变化带、煤层厚度变化带、岩浆岩侵入体、溶洞、采空区积水区域、导(含)水通道等。这些地质异常体往往规模较小,无法完全依靠传统地质学方法、数学地质统计预测方法查明,也不能依靠钻探实现连续性探测。同时,这些地质异常体的深度较大,受制于地球物理勘探的体效应,地面高分辨率三维地震勘探、高精度电磁勘探技术均无法胜任此类精细化超前探测任务。矿井地球物理勘探以煤层及其顶底板围岩为主要研究对象,探测巷道掘进或开采过程中可能遇到的煤层产状变化、断层、陷落柱、采空区积水、围岩松动、顶板冒落等地质问题,从而可为煤矿的安全与高效生产提供可靠资料。只有将地球物理勘探工作移入井下,才能缩小与地质异常体的距离,突出相应地质异常的特征,从而更好地解决煤矿生产过程中面临的地质问题。
基于探测目标物理性质的不同,形成了弹性波法、直流电法、电磁法3类常用的矿井地球物理勘探技术:①弹性波法主要包括井下折射波法、井下反射波法、地震CT技术、矿井地震超前探测技术、瑞利波勘探法、槽波地震勘探法等矿井地震勘探技术,也包括矿井岩体声波探测与微地震技术;②直流电法主要包括巷道顶底板电测深法、巷道层测深法、矿井电剖面法、矿井高密度电阻率法、矿井直流透视法、矿井直流电法超前探测技术;③电磁法主要包括矿井瞬变电磁法、电磁波透视法、矿井地质雷达探测技术。
矿井地球物理勘探属于地球物理勘探类专业课的后继课程。为了有效衔接前后课程内容,帮助读者理解矿井地球物理勘探技术体系,本书首先简述了岩(矿)石的物理性质、地震波运动学基础知识、矿井直流电场的全空间理论、电磁场基础知识,而后系统介绍了上述常用矿井地球物理勘探技术的基本原理、施工方法及实际案例。
本教材由邰振华、丁宝国任主编,曲跃、王连元任副主编,李东林、姜龙龙、潘永恒参编。编写分工为:黑龙江科技大学邰振华编写第1、2章,黑龙江龙煤矿业控股集团有限责任公司李东林编写第3章,黑龙江龙煤矿业控股集团有限责任公司丁宝国编写第4章,黑龙江科技大学王连元编写第5章,黑龙江科技大学曲跃编写第6、7章,黑龙江龙煤矿业控股集团有限责任公司姜龙龙编写第8章,黑龙江龙煤矿业控股集团有限责任公司潘永恒编写第9章。全书的统稿、定稿工作由邰振华完成。
第1章 矿井地球物理勘探基础知识
1.1 岩(矿)石的物理性质
1.2 地震波运动学基础知识
1.3 矿井直流电场全空间理论
1.4 电磁场基础知识
第2章 矿井地震勘探
2.1 矿井地震勘探概述
2.2 矿井常规地震勘探技术
2.3 矿井地震CT技术
2.4 矿井地震超前探测技术
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 瑞利波勘探的应用
第4章 槽波地震勘探
4.1 槽波的基础知识
4.2 槽波地震勘探的施工技术
4.3 槽波地震勘探的数据处理
4.4 槽波地震勘探的应用
第5章 矿井声波探测
5.1 矿井声波探测的原理
5.2 矿井声波探测的方法
5.3 矿井声波探测的应用
5.4 矿井声发射与微地震技术
第6章 矿井直流电法勘探
6.1 巷道顶底板电测深法
6.2 巷道层测深法
6.3 矿井电剖面法
6.4 矿井高密度电阻率法
6.5 矿井直流电透视法
6.6 矿井直流电法超前探测
6.7 矿井直流电法勘探的应用
第7章 矿井瞬变电磁法勘探
7.1 矿井瞬变电磁法勘探的基础理论
7.2 矿井瞬变电磁法勘探的工作装置和工作方法
7.3 矿井瞬变电磁法勘探的应用
第8章 矿井工作面电磁波透视法探测
8.1 矿井工作面电磁波透视法探测的原理
8.2 矿井工作面电磁波透视法探测的工作方法
8.3 矿井工作面电磁波透视法探测的应用
第9章 矿井地质雷达探测
9.1 矿井地质雷达探测的基础知识
9.2 矿井地质雷达探测的技术参数与工作方法
9.3 矿井地质雷达探测资料的处理与解释
9.4 矿井地质雷达探测的应用
参考文献