潘一礦2141（1）工作面坑透探測(cè)技術(shù)應(yīng)用

曹況山 郭慶

【摘 要】坑透資料解釋在實(shí)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)曲線上多反映為成片的場(chǎng)強(qiáng)低值區(qū)，無(wú)法區(qū)分單個(gè)斷層的延伸方向及影響范圍，根據(jù)2141（1）工作面上下風(fēng)巷實(shí)際揭露的構(gòu)造及煤層變薄，結(jié)合坑透資料綜合分析預(yù)測(cè)后，回采驗(yàn)證坑透預(yù)測(cè)其解釋準(zhǔn)確率達(dá)80.1%（面積），所解釋成果對(duì)安全生產(chǎn)起到了很好的指導(dǎo)作用，經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。

【關(guān)鍵詞】坑透；探測(cè)；技術(shù)

0.前言

潘一礦2141（1）工作面構(gòu)造復(fù)雜，斷層發(fā)育，并伴生多處煤層變薄區(qū)，為了有效探查2141（1）工作面內(nèi)地質(zhì)條件，為回采提供可靠的地質(zhì)資料，對(duì) 2141（1）綜采工作面進(jìn)行了坑透探測(cè)。坑透資料解釋在實(shí)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)曲線上多反映為成片的場(chǎng)強(qiáng)低值區(qū)，無(wú)法區(qū)分單個(gè)斷層的延伸方向及影響范圍，根據(jù)2141（1）工作面上下風(fēng)巷實(shí)際揭露的構(gòu)造及煤層變薄，結(jié)合坑透資料綜合分析預(yù)測(cè)后，回采驗(yàn)證坑透預(yù)測(cè)其解釋準(zhǔn)確率達(dá)80.1%（面積），所解釋成果對(duì)安全生產(chǎn)起到了很好的指導(dǎo)作用，經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。

1.2141（1）工作面地質(zhì)條件

2141（1）綜采工作面， 走向長(zhǎng)998m，傾斜寬182m。11-2煤賦存穩(wěn)定，可采指數(shù)為0.96，變異系數(shù)為16.5%。斷層附近煤層受斷層影響有變薄現(xiàn)象，煤厚0.5～2.1m，平均厚1.7m。煤層呈單斜構(gòu)造，產(chǎn)狀為：190～210°∠8～14°/10°。11-2煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。本面11-2煤與11-3煤層間距為2.3～4.8m，平均3.6m。直接頂為泥巖、11-3煤層，厚2.3～4.8/3.6m，老頂為粉細(xì)砂巖，厚1.78～6.8/3.8m，直接底為砂質(zhì)泥巖，厚9.0～9.3/9.15m，老底為中砂巖，厚8.55m。該面地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，掘進(jìn)期間實(shí)際揭露23條斷層，落差0.3～5.0m。本面主要充水水源為2332（1）老空區(qū)積水。在掘進(jìn)期間已探放7588m3。預(yù)計(jì)：最大涌水量為30m3/h，正常涌水量為10m3/h。根據(jù)“集技[2009]304號(hào)文”規(guī)定，該工作面屬突出危險(xiǎn)區(qū)。11-2煤層自然瓦斯含量7～9m3/t。

2141（1）綜采工作面于2009年1 月10日自東向西回采，于2009年7月22日收作。

2.坑透設(shè)計(jì)及探測(cè)點(diǎn)的布置情況

本次試驗(yàn)選用的坑透儀器為WKT-6型無(wú)線電波坑道透視儀，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)為礦用本質(zhì)安全型。功率大，電磁波穿透力強(qiáng)，在較薄煤層中使用效果較好。

選擇最佳工作頻率。頻率過(guò)高，即使是高阻的巖石也會(huì)產(chǎn)生明顯的吸收作用，結(jié)果很可能不能突出要尋找的地質(zhì)異常體的“陰影”區(qū)。而地質(zhì)異常體的圍巖卻形成了“陰影”區(qū)；如果頻率過(guò)低，則由于一次繞射作用，使得要尋找的地質(zhì)異常體可能被掩蓋。為了得到明顯的“陰影”區(qū)，必須選擇最佳的工作頻率。WKT-6型無(wú)線電波坑道透視儀，有2個(gè)頻點(diǎn)0.365MHZ和0.965MHZ可供選用。根據(jù)工作面的實(shí)際情況，采用0.365MHZ。

本次探測(cè)的目的是查清工作面內(nèi)的隱伏構(gòu)造、煤層變薄帶及掘進(jìn)期間實(shí)際揭露的斷層的延伸方向、延伸長(zhǎng)度和影響程度。結(jié)合此目的和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及掘進(jìn)期間實(shí)際揭露斷層的斷點(diǎn)，上、下順槽各布置17個(gè)發(fā)射點(diǎn)，y5～y85號(hào)點(diǎn)，發(fā)射點(diǎn)間隔50m。

根據(jù)透距情況，為保證場(chǎng)強(qiáng)值的接受效果，對(duì)應(yīng)每個(gè)發(fā)射點(diǎn)布置11個(gè)接受點(diǎn)，接收點(diǎn)間距為10m。

3.坑透數(shù)據(jù)采集與成像

該面于2008年12月2日至12月3日完成現(xiàn)場(chǎng)坑透數(shù)據(jù)采集任務(wù)，共在機(jī)巷布置17個(gè)發(fā)射點(diǎn)，對(duì)每個(gè)發(fā)射點(diǎn)在風(fēng)巷接收11個(gè)實(shí)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)值；在風(fēng)巷布置17個(gè)發(fā)射點(diǎn)，對(duì)每個(gè)發(fā)射點(diǎn)在機(jī)巷接收11個(gè)實(shí)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)值。其中發(fā)射點(diǎn)間距為50m，接收點(diǎn)間距10m。

資料解析采用場(chǎng)強(qiáng)對(duì)比法輔以CT成像技術(shù)：用圖示方法來(lái)描述沿觀測(cè)巷道或在透射范圍內(nèi)場(chǎng)的變化規(guī)律。

交會(huì)平面圖：在采區(qū)平面工程圖上，標(biāo)定各發(fā)射點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的接收點(diǎn)。根據(jù)綜合曲線確定邊界點(diǎn)，將該點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的發(fā)射點(diǎn)連線，于是由不同發(fā)射點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的接收點(diǎn)繪出相應(yīng)的邊界射線，各射線所圍定的范圍便為異常體的平面位置。

利用SIRT 算法（Simultaneous Iterative Reconstruction Techniques，同時(shí)迭代重構(gòu)技術(shù)）、計(jì)算矩陣方程可以反演各像元吸收系數(shù)值，從而實(shí)現(xiàn)工作面成像區(qū)內(nèi)吸收系統(tǒng)反演成像。利用反演計(jì)算結(jié)果可以繪制成像區(qū)和色譜圖，見(jiàn)圖2。

根據(jù)實(shí)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)曲線值變化特征和巖石吸收系數(shù)CT成像圖綜合分析，得出探測(cè)區(qū)地質(zhì)解釋如附圖2所示，主要有4個(gè)透視異常區(qū)，見(jiàn)圖2、3中細(xì)藍(lán)線圈定范圍；對(duì)巷道揭露的12條落差相對(duì)較大斷層延展情況進(jìn)行分析，見(jiàn)圖2、3中粗藍(lán)線范圍。

4.實(shí)際揭露與坑透預(yù)計(jì)的差別

根據(jù)實(shí)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)曲線值變化特征和巖石吸收系數(shù)CT成像圖綜合分析，得出探測(cè)區(qū)地質(zhì)解釋如下：

（1）1#異常區(qū)：為斷層影響區(qū)，該異常區(qū)范圍在下順槽及切眼內(nèi)共揭露5條斷層，其中F21411-2（H=1.5m）和F21411-7（H=1.2m）對(duì)該異常區(qū)的展布起控制作用。該范圍沿煤層走向影響范圍約90m，沿傾向影響長(zhǎng)度約60m。受斷層影響，煤層變薄，煤厚影響程度小于1/2煤厚。

（2）2#異常區(qū)：為隱伏異常區(qū)，該異常區(qū)范圍在上風(fēng)巷及下順槽內(nèi)未見(jiàn)有斷層及煤層變薄現(xiàn)象。由于場(chǎng)強(qiáng)值很低，推測(cè)該范圍可能為煤層變薄帶或裂隙發(fā)育區(qū)。由異常形態(tài)呈條帶狀，推（下轉(zhuǎn)第408頁(yè)）（上接第136頁(yè)）測(cè)該范圍可能存在3條近傾向展布斷層， Fjs1、Fjs2和Fjs3。該范圍沿煤層走向影響范圍約200m，沿煤層傾向影響長(zhǎng)度約130m，斷層或煤層變薄最大影響程度超過(guò)1/2煤厚。

（3）3#異常區(qū)：為下順槽揭露煤層變薄區(qū)，該范圍沿煤層走向影響范圍約50m，沿煤層傾向影響長(zhǎng)度約40m，斷層或煤層變薄最大影響程度小于1/2煤厚。

（4）4#異常區(qū)：為斷層影響區(qū)，該異常區(qū)范圍在下順槽及切眼內(nèi)共揭露7條斷層，其中F21411-19（H=2.0m）、F21411-20（H=0.8～1m）和F21411-23（H=1.6m）對(duì)該異常區(qū)的展布起控制作用。該范圍沿煤層走向影響范圍約220m，沿傾向影響長(zhǎng)度約60m。受斷層影響，煤層局部變薄，煤厚影響程度小于1/2煤厚。

5.結(jié)論

（1）探測(cè)效果：2141（1）工作面構(gòu)造復(fù)雜，斷層發(fā)育，并伴生多處煤層變薄區(qū)，在實(shí)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)曲線上多反映為成片的場(chǎng)強(qiáng)低值區(qū)，無(wú)法區(qū)分單個(gè)斷層的延伸方向及影響范圍，多條斷層及煤層變薄帶相互屏蔽。該面實(shí)際揭露的構(gòu)造及煤層變薄帶在色譜圖上多有反應(yīng)，坑透實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其解釋準(zhǔn)確率達(dá)80.1%（面積），所解釋成果對(duì)生產(chǎn)起到了很好的指導(dǎo)作用。薄煤層大功率坑透實(shí)驗(yàn)成功。

（2）探測(cè)分析解釋：為提高解釋精度，現(xiàn)場(chǎng)盡量減小測(cè)點(diǎn)間隔，增加數(shù)據(jù)量。同時(shí)需進(jìn)一步改進(jìn)數(shù)據(jù)反演方法，提高對(duì)構(gòu)造區(qū)的精確定位。今后對(duì)構(gòu)造復(fù)雜塊段的坑透解析應(yīng)結(jié)合各種地質(zhì)資料，以實(shí)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)曲線圈出走向范圍，再以色譜圖圈出各構(gòu)造和變薄帶的延伸方向和影響范圍。其整體解釋必須結(jié)合工作面現(xiàn)有地質(zhì)資料全面分析。

【參考文獻(xiàn)】

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