物探技術在煤礦防治水中的應用

雷 霆

（貴州黔西能源開發(fā)有限公司青龍煤礦 貴州黔西 551500）

1 概況

青龍煤礦位于貴州省黔西縣谷里鎮(zhèn)，生產規(guī)模120萬噸/年，斜井開拓，綜合機械法采煤，礦井主采二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M16煤、18煤，16與18煤間距27m左右。

11615工作面位于一采區(qū)東北部，11615工作面走向長834.4m，工作面傾向長145m，煤層傾角7~15°，平均11°，煤層平均厚2.6m。

2 區(qū)域地質情況

2.1 地質構造

該工作面煤巖層總體趨勢呈現(xiàn)西南高東北低，為一單斜構造，工作面煤系地層未發(fā)育古河流沖刷、巖漿巖侵入體及陷落柱。工作面內共揭露3條斷層。

2.2 水文地質情況

該區(qū)域煤系地層以上發(fā)育茅草鋪組巖溶裂隙含水層、夜郎組玉龍山段巖溶裂隙含水層、長興組巖溶裂隙含水層、龍?zhí)督M裂隙含水層。

開采的16煤主要受長興組灰?guī)r、L7灰?guī)r和龍?zhí)督M裂隙含水層影響，根據(jù)礦井三帶發(fā)育高度研究，三帶發(fā)育高度已經波及至長興灰?guī)r。L7灰?guī)r與16煤頂板間距約10.44～19.2m，平均厚3.48m，富水性中等，以靜儲量為主，充水途徑為裂隙。長興灰?guī)r底界距16煤頂間距約46.29～57.45m,平均厚30.38m，局部巖溶裂隙相對發(fā)育，富水性中等、不均一，以靜儲量為主。地面無地表水體和河流。

3 物探技術原理

3.1 地球物理特征

巖性地層一般變化規(guī)律為從泥巖、粉沙巖、細砂巖、煤層到灰?guī)r，電阻率值逐漸增高，即煤層與灰?guī)r呈現(xiàn)相對高阻特性，根據(jù)電性差異煤系地層沉積序列清晰、地層相對穩(wěn)定，橫向與縱向都有固定的變化規(guī)律可循。裂隙水體的導電性良好，橫向與縱向都打破了原有巖層電性的固有變化規(guī)律。電性變化的存在為以電性差異為應用前提的電法勘探方法的實施提供了良好的地球物理條件。

3.2 物探方法原理

地下各種巖（礦）石之間存在導電差異，影響著人工電場的分布形態(tài)，音頻電透視物探技術就是利用專門的儀器在井下觀測人工場源的分布規(guī)律來達到解決地質問題的目的。

3.3 地電模型及點源場的分布特征

音頻電透視法以全空間電場分布理論為基礎。煤層與頂板巖性具有明顯的電性差異，而煤層相對其頂板為高阻層。

異常曲線（U/U0）是以點源A與地質體連線的延線為對稱軸的軸對稱曲線。異常幅度、寬度與異常體的大小、異常體與圍巖的電性差異及距收發(fā)面的距離等有關。異常體規(guī)模越大、與圍巖的電性差異越大、距收、發(fā)面距離越小，異常幅度就越大；反之則越小。

4 測點布置、工作量及技術措施

4.1 測點布置、工作量

音頻電穿透在11615工作面的運輸順槽和軌道順槽施工探測，接收點距10m、發(fā)射點距50m，針對每個發(fā)射點，在另一巷道與之對稱點附近一定區(qū)段進行扇形掃描接收，每個發(fā)射點對應9~21個接收點。共布置發(fā)射點72個，物理測點1428個，完成測線長度1700m。

探測深度是由發(fā)射頻率決定，因此為探測煤層頂板不同高度的富水性異常區(qū)，施工時采用的頻點不同，11615工作面采用15HZ、120HZ，分別探測16煤頂板上0-40m、40-80m高度段的巖層富水性。

4.2 探測技術措施

工程檢查點不少于3%的，檢查點平均均方差不超過5%的要求。探測時，供電點位置避開排水溝，采集信號時盡量挖開浮煤，接收電極MN分別布置在巷道兩側幫拐角腳處，其連線垂直于順槽走向。有金屬錨網、鐵軌時，應保證保證電極不與金屬網接觸，距離鐵軌0.5米以上，保證電極(特別是MN電極)打在堅實層位，并盡可能避開積水、淋水地段，避免極化不穩(wěn)等現(xiàn)象發(fā)生。

5 資料處理與解釋

采用CT成像方法解釋。層析成像圖件是以顏色分級的，原則上分多級，以便更細致地劃分電性的遞變規(guī)律，解釋過程中應結合有關已知地質資料來劃分級別，使物探資料更切合實際地質規(guī)律。

6 探測成果

本次物探工作提交頂板以上0-40m、40-80m視電導率等值線平面圖。共圈定3個異常區(qū)，其中I號相對異常區(qū)距工作面切眼0~130m范圍內，I號顏色等級相對II、III號深。

7 探放水

編制專項探放水設計及安全技術措施，完善作業(yè)現(xiàn)場排水系統(tǒng)。針對性的在不同位置、不同角度布置鉆孔，打穿長興組灰?guī)r，探放 I、II、III號富水性異常區(qū)。

1、針對I號富水性異常區(qū)布置3個孔，驗證孔1個，共疏放水量約28760m3。

2、針對II、III號富水性異常區(qū)布置5個、9個，共疏放水量約10000m3。

結語

貴州地區(qū)煤礦受地形地貌影響，煤層埋藏較淺，受大氣降水影響較大。11615工作面沿11613工作面采空區(qū)布置，處于11613工作面采空區(qū)下傾方向，采空區(qū)積水補給11615回采工作面，雨季期間11615工作面涌水量由正常30m3/h變化為180m3/h。依據(jù)物探技術探測結果重新修訂工作面涌水量，回采前重新修改防排水設計并落實現(xiàn)場，提高了工作面排水能力，保證工作面安全回采。

物探技術在11615工作面的應用，實踐證明、探測成果可靠性較高，為探放水提供科學依據(jù)，避免突出事故發(fā)生，排除頂板水害，確保工作面安全生產。物探技術的應用成為煤礦防治水工作重要的手段之一。

[1]雷霆.呂甲元.物探技術在煤礦防治水中的應用[J]能源與節(jié)能,2017(11)：163-164.

[2]朱文濤.綜合物探技術在煤礦防治水中的應用[J]內蒙古煤炭經濟 ,2012(9)：78-79.