綜合超前探測(cè)技術(shù)在頂部含水塘和塌陷區(qū)礦山開(kāi)采中的應(yīng)用

王 雷，何曉武

(1.廣西華錫集團(tuán)股份有限公司銅坑礦，廣西 南丹 547205；2.銦錫資源高效利用國(guó)家工程試驗(yàn)采礦研究所，廣西 南丹 547205)

地下巖體工程復(fù)雜多變，在勘探階段難以完全查明其相關(guān)的巖體特征以及可能存在的不良地質(zhì)體的位置、規(guī)模和性質(zhì)。通過(guò)地質(zhì)超前探測(cè)方式，提前發(fā)現(xiàn)可能存在的異常地質(zhì)情況，探明其位置、產(chǎn)狀以及水文地質(zhì)等情況，對(duì)井下施工設(shè)計(jì)和作業(yè)有很重要的指導(dǎo)意義。

從1950年代，蘇聯(lián)學(xué)者最先在煤礦井下探測(cè)中使用直流電法，并成功解決了與礦山安全、生產(chǎn)有關(guān)的多種地質(zhì)問(wèn)題，同時(shí)日本、瑞士、德國(guó)和英國(guó)也運(yùn)用相關(guān)探測(cè)技術(shù)探測(cè)巷道工作面前方的地質(zhì)構(gòu)造[1-3]。直到1990年代，瑞士Amberg公司開(kāi)發(fā)研制的TSP巷道地震預(yù)報(bào)系統(tǒng)才在瑞士、德國(guó)、法國(guó)、意大利、奧地利、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的巷道施工中廣泛使用，其具有探測(cè)距離遠(yuǎn)、分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)、資料解釋快、對(duì)施工影響小等優(yōu)勢(shì)[4]。在20世紀(jì)末美國(guó)NSA工程公司研發(fā)的TRT 技術(shù)較TSP技術(shù)有了進(jìn)一步提升，實(shí)現(xiàn)了空間觀測(cè)，地震偏移成像，且預(yù)報(bào)長(zhǎng)度有了顯著提高[5]。另外我國(guó)學(xué)者趙永貴提出TST方法，通過(guò)可視化地震反射層析成像技術(shù)預(yù)報(bào)隧洞掌子面前方150 m范圍內(nèi)的地質(zhì)情況，可準(zhǔn)確預(yù)報(bào)斷裂帶、破碎帶、巖溶發(fā)育帶以及巖體工程類(lèi)別變化等地質(zhì)對(duì)象的位置[6-7]。

目前，國(guó)內(nèi)外用于超前探測(cè)的方法很多，主要有紅外測(cè)溫法、直接鉆探法、地震波法、瑞利波法、井巷電阻率法和電磁波法等。超前探測(cè)技術(shù)手段運(yùn)用呈多樣化，但各種方法均各有利弊：如地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)方法是目前分辨率最高的工程地球物理方法，但其探測(cè)距離較短；如TRT技術(shù)快捷、精度高且能三維成像，但對(duì)含水體效果較差[8-9]。實(shí)踐表明，單一的一種超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法往往具有一定的局限性，不能同時(shí)探測(cè)、預(yù)報(bào)與力學(xué)性質(zhì)和含水性質(zhì)均有關(guān)的地質(zhì)缺陷體。實(shí)際工作中，欲取得好的預(yù)報(bào)效果，還需結(jié)合具體情況，將上述多種方法優(yōu)化組合，綜合運(yùn)用[10-12]。

筆者將結(jié)合TRT6000型超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)和pulseEKKO PRO地質(zhì)雷達(dá)系統(tǒng)在銅坑礦應(yīng)用，探討在礦區(qū)上部存在水庫(kù)和地表塌陷區(qū)等不良地質(zhì)條件，如何實(shí)現(xiàn)在礦山開(kāi)采過(guò)程中通過(guò)綜合超前探測(cè)技術(shù)，對(duì)隱藏?cái)嗔褞恢玫木珳?zhǔn)地位，為巷道掘進(jìn)所會(huì)遇到的穩(wěn)定性和水患問(wèn)題提供指導(dǎo)作用。

1 綜合超前探測(cè)技術(shù)的工作原理及方法

1.1 TRT地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作原理及方法

TRT6000系統(tǒng)分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分，其中硬件組成主要有主機(jī)、基站、無(wú)線模塊、傳感器、觸發(fā)器五個(gè)部分，如圖1所示。軟件主要包括地震波采集軟件Sawtooth、地震波處理層析成像軟件RockVision-Interface和Rock 3D，主要作用分別是接受錘擊震源點(diǎn)激發(fā)的地震波、建立含巷道掌子面大地坐標(biāo)的地質(zhì)三維空間坐標(biāo)體系以及結(jié)合三維空間坐標(biāo)體系和地震波數(shù)據(jù)，利用反射波層析圖像原理反映掌子面前方的地質(zhì)巖層情況。

圖1 TRT6000型地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)的硬件Fig.1 Hardware of TRT6000 geological advanced prediction system

TRT采用的是地震波超前預(yù)報(bào)法，這種技術(shù)的原理在于當(dāng)激發(fā)的地震波遇到聲學(xué)阻抗差異(密度和波速的乘積)界面時(shí)，一部分信號(hào)被反射回來(lái)，一部分信號(hào)透射進(jìn)入前方介質(zhì)。聲學(xué)阻抗的變化通常發(fā)生在地質(zhì)巖層界面或巖體內(nèi)不連續(xù)界面。反射的地震信號(hào)被高靈敏地震信號(hào)傳感器接收，通過(guò)分析，被用來(lái)了解巷道工作面前方地質(zhì)體的性質(zhì)(軟弱帶、破碎帶、斷層、含水等)，位置及規(guī)模。地震波從一種低阻抗物質(zhì)傳播到一個(gè)高阻抗物質(zhì)時(shí)，反射系數(shù)是正的；反之，反射系數(shù)是負(fù)的。因此，當(dāng)巖體內(nèi)部有破裂帶時(shí)，回波的極性會(huì)反轉(zhuǎn)。反射體的尺寸越大，聲學(xué)阻抗差別越大，回波就越明顯，越容易探測(cè)到。TRT采用層析掃描成像技術(shù)，可以形成立體、直觀的三維立體圖，它通過(guò)由反射、彌散、折射、散射等多類(lèi)波形所組成的地震信號(hào)，在不同種類(lèi)介質(zhì)中以不同的速度和衰減率進(jìn)行傳播，是利用信號(hào)波形變化來(lái)估計(jì)介質(zhì)性質(zhì)變化的位置和范圍的反演技術(shù)，其原理如圖2所示。

圖2 地震波反射獲得地層三維地質(zhì)構(gòu)造原理Fig.2 Principle of 3D geological structure obtained by seismic wave reflection

1.2 PulseEKKO PRO地質(zhì)雷達(dá)系統(tǒng)

地質(zhì)雷達(dá)(Ground Penetrating Radar，簡(jiǎn)稱(chēng)GPR)方法是一種用于探測(cè)地下(或周?chē)?介質(zhì)分布的廣譜電磁技術(shù)。與傳統(tǒng)的空中雷達(dá)相比，主要區(qū)別在于探地雷達(dá)頻率較低(10 MHz～10 GHz)且脈沖電磁波的持續(xù)時(shí)間短，因而保證脈沖電磁波在衰減很高的地下介質(zhì)中也能達(dá)到較大的穿透深度和合適的分辨率。其基本原理是以高頻電磁波傳播為基礎(chǔ)，通過(guò)高頻電磁波在介質(zhì)中反射和折射等現(xiàn)象來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)地下介質(zhì)的探測(cè)。在介質(zhì)中傳播的電磁波，其路徑與電磁場(chǎng)強(qiáng)度隨所通過(guò)的介質(zhì)的電性、幾何形態(tài)及尺寸等不同而變化，因此所接收到的反射回波的幅度、形狀及其在縱橫向上的展布特征也隨之變化。目標(biāo)性質(zhì)的判定，即目標(biāo)識(shí)別技術(shù)正是根據(jù)這些波形變化特征并結(jié)合地質(zhì)知識(shí)進(jìn)行的，圖3所示地質(zhì)雷達(dá)的發(fā)射天線(T)向地下定向發(fā)射高頻寬頻帶電磁波，另一個(gè)接收天線(R)或處于接收狀態(tài)的同一個(gè)天線接收來(lái)自于地下各種不同介質(zhì)的界面或目標(biāo)的反射波。

圖3 地質(zhì)雷達(dá)反射法探測(cè)原理Fig.3 Detection principle of GPR reflection method

PulseEKKO PRO是由加拿大探測(cè)器與軟件公司生產(chǎn)的一款用于探測(cè)地下不同深度埋設(shè)物的專(zhuān)業(yè)型地質(zhì)探測(cè)儀，其運(yùn)用范圍廣泛，主要包括礦產(chǎn)勘探、考古、無(wú)損檢測(cè)以及地下不良結(jié)構(gòu)的探測(cè)等。其組成如圖4所示，主要包括控制單元(數(shù)字影像記錄儀、控制模塊、電源、數(shù)字影像儀內(nèi)嵌硬軟件、電纜等)、低頻電子單元(接收機(jī)、發(fā)射機(jī)、光纜轉(zhuǎn)換器等)、低頻天線(25、50、100 MHz)、軟件(現(xiàn)場(chǎng)采集軟件、專(zhuān)業(yè)版數(shù)據(jù)處理軟件包、深度切片軟件等)。和其它雷達(dá)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：發(fā)射電壓選擇范圍大、接收靈敏度高、高性能數(shù)字記錄DVLⅢ、系統(tǒng)功耗低、操作簡(jiǎn)單安全等。

圖4 PulseEKKO PRO專(zhuān)業(yè)型地質(zhì)探測(cè)儀Fig.4 PulseEKKO PRO professional geological detector

1.3 綜合超前探測(cè)技術(shù)

實(shí)踐表明，單一的一種超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法往往具有一定的局限性，不能同時(shí)探測(cè)、預(yù)報(bào)與力學(xué)性質(zhì)和含水性質(zhì)均有關(guān)的地質(zhì)缺陷體。實(shí)際工作中，欲取得好的預(yù)報(bào)效果，還需結(jié)合具體情況，將上述多種方法優(yōu)化組合，綜合運(yùn)用，并全面利用現(xiàn)有地質(zhì)資料及各種信號(hào)手段，走多方法、多參數(shù)、多角度的綜合地球物理勘探之路，完善超前探測(cè)結(jié)果的地質(zhì)解釋工作，努力實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道及井巷工程掘進(jìn)中的實(shí)時(shí)與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

TRT技術(shù)的突出特點(diǎn)是在觀測(cè)方式上實(shí)現(xiàn)了空間觀測(cè)，地震偏移成像。TRT 技術(shù)較TSP有明顯的改進(jìn)，在歐洲有成功的應(yīng)用，如Blisadona巷道、奧地利的過(guò)阿爾卑斯山的鐵路雙線巷道等，預(yù)報(bào)長(zhǎng)度可達(dá)100～150 m，在軟弱土層和破碎巖體地段也可預(yù)報(bào)60～90 m。根據(jù)巷道地震層析成像系統(tǒng)，它通過(guò)可視化地震反射層析成像技術(shù)預(yù)報(bào)隧洞掌子面前方150 m范圍內(nèi)的地質(zhì)情況，可準(zhǔn)確預(yù)報(bào)斷裂帶、破碎帶、巖溶發(fā)育帶以及巖體工程類(lèi)別變化等地質(zhì)對(duì)象的位置。

地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)方法是目前分辨率最高的工程地球物理方法，源于歐美的航天探空雷達(dá)技術(shù)，從20世紀(jì)70年代以后探地雷達(dá)的實(shí)際應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。地質(zhì)雷達(dá)在工程質(zhì)量檢測(cè)、場(chǎng)地勘察中被廣泛采用，近年來(lái)也被用于巷道超前預(yù)報(bào)工作，該方法能發(fā)現(xiàn)掌子面前方地層的變化，對(duì)于斷裂帶特別是含水帶、破碎帶有較高的識(shí)別能力，在深埋巷道和富水地層以及溶洞發(fā)育地區(qū)，地質(zhì)雷達(dá)是一個(gè)很好的預(yù)報(bào)手段。但是地質(zhì)雷達(dá)目前探測(cè)的距離較短，大約在20～30 m，對(duì)于長(zhǎng)距離巷道的預(yù)報(bào)只能分段進(jìn)行，同時(shí)雷達(dá)記錄易受洞內(nèi)機(jī)電設(shè)備干擾。

本文根據(jù)實(shí)際情況擬采用兩種方式綜合使用，一方面TRT探測(cè)技術(shù)從地下523水平探測(cè)巷道進(jìn)行檢測(cè)，另一方面pulseEKKO PRO雷達(dá)探測(cè)技術(shù)在水塘與塌陷區(qū)之間平整空地處進(jìn)行地表檢測(cè)。目前，國(guó)內(nèi)開(kāi)展超前探測(cè)技術(shù)以應(yīng)用型研究居多，而且應(yīng)用最多的是TSP系統(tǒng)，由于設(shè)備和探測(cè)費(fèi)用較高等原因，TRT方法及其與GPR等相關(guān)探測(cè)手段的綜合應(yīng)用較少。本研究可以為銅坑礦井下安全高效的開(kāi)采、礦井地質(zhì)災(zāi)害控制、掘進(jìn)施工效率等提供技術(shù)支撐，同時(shí)在促進(jìn)國(guó)內(nèi)超前探測(cè)的理論水平和豐富實(shí)踐應(yīng)用、推動(dòng)我國(guó)金屬礦山井下超前探測(cè)技術(shù)的發(fā)展、提高礦井安全生產(chǎn)方面具有重要意義。

2 工程案例介紹

華錫集團(tuán)銅坑礦是廣西華錫集團(tuán)股份有限責(zé)任公司下屬的主要礦山企業(yè)之一，主要以采礦為主，主要產(chǎn)品為錫、鋅金屬原礦，是集團(tuán)公司主要原材料的生產(chǎn)基地。從1978年基建開(kāi)始，經(jīng)過(guò)四十來(lái)年的開(kāi)采建設(shè)，淺部資源(細(xì)脈帶和91號(hào)礦體)已經(jīng)基本開(kāi)采完，礦山一方面正抓緊實(shí)施深部采礦與探礦長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略(深部的鋅銅多金屬礦體)，另一方面盡可能通過(guò)最大限度回采現(xiàn)有可采殘礦、盤(pán)區(qū)礦體礦柱來(lái)解決目前面臨的資源壓力(淺部的細(xì)脈帶殘礦資源和92號(hào)礦體Ⅳ、Ⅵ盤(pán)區(qū))。由于歷史原因，地表已經(jīng)形成了大范圍的塌陷區(qū)，而地下還存在大量未完全充填的采空區(qū)，同時(shí)探明上部水庫(kù)可能存在不良結(jié)構(gòu)體造成滲漏。在目前自上而下多中段回采的復(fù)雜開(kāi)采方式下，礦山井下開(kāi)采作業(yè)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。因此，為了實(shí)現(xiàn)安全高效回采，控制地表巖層移動(dòng)和采空區(qū)災(zāi)害事故的發(fā)生，開(kāi)展礦山井下巷道等關(guān)鍵地質(zhì)體的超前預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)工作和研究，及時(shí)、全面了解工作面前方工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，減少巷探及等鉆探工程量，進(jìn)而合理安排掘進(jìn)計(jì)劃、修正施工方案，采取相應(yīng)預(yù)防措施，對(duì)有效控制礦井地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，提高掘進(jìn)、回采效率，降低成本具有重要意義。

2.1 TRT技術(shù)在井下巷道中的探測(cè)分析

圖5 震源及傳感器布置圖Fig.5 Layout of source and sensor×—震源點(diǎn)；●—無(wú)線傳感器

TRT探測(cè)結(jié)果如圖6所示，其中圖6a為側(cè)視圖，圖6b為俯視圖。根據(jù)圖像可以看出，掌子面前方存在兩處明顯的帶狀反射區(qū)域，推測(cè)可能為斷裂構(gòu)造；在兩處帶狀反射區(qū)域之間存在大量隨機(jī)分布的不規(guī)則反射區(qū)域小塊，推測(cè)可能為破碎帶；在兩處帶狀反射區(qū)域之間且處于不規(guī)則反射區(qū)域下方，存在負(fù)反射能量特別集中的區(qū)域，推測(cè)可能含水構(gòu)造發(fā)育明顯。根據(jù)以上分析和圖6所示，在掌子面前方50、70、90 m附近分別存在一個(gè)約70°的急傾斜面，負(fù)反射能量最強(qiáng)，推測(cè)可能是3個(gè)充水量較大的斷裂結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)面幾乎貫穿整個(gè)成像區(qū)域(巷道中心線左右20 m，高程520～570 m)。

圖6 523水平測(cè)點(diǎn)探測(cè)圖像Fig.6 523 detection image of horizontal measuring point

表1 部分介質(zhì)的波速和密度

根據(jù)TRT探測(cè)結(jié)果分析，巖體具體情況可分為三段，具體情況如表2所示。

結(jié)合地質(zhì)資料及實(shí)際情況，可以發(fā)現(xiàn)通過(guò)TRT探測(cè)技術(shù)推斷的礦山地表1#水塘下方巖體破碎構(gòu)造位置和范圍與礦山井下523水平巷道揭露頂部淋水區(qū)域基本一致(如圖7)，從而驗(yàn)證了探測(cè)的準(zhǔn)確性。另一方面由于技術(shù)原因，TRT探測(cè)所獲圖像解譯只顯示了探測(cè)巷道的兩翼方向20 m范圍的圖像，但反射體明顯大于該范圍，并在左側(cè)反映出更強(qiáng)烈負(fù)反射能量(裂隙帶或者斷裂構(gòu)造更為明顯)且連續(xù)可見(jiàn)，因此可以推斷這幾個(gè)構(gòu)造是由于從塌陷區(qū)位置向水塘方向發(fā)展形成。將TRT超前探測(cè)結(jié)果表明的探測(cè)點(diǎn)前方50～100 m處有裂隙構(gòu)造的存在區(qū)域投影到地表，大致可以推斷出構(gòu)造位于水塘西側(cè)。

表2 TRT探測(cè)結(jié)果及推論

圖7 TRT探測(cè)結(jié)果對(duì)比分析圖Fig.7 Comparison and analysis of TRT detection results

2.2 PulseEKKO PRO地質(zhì)雷達(dá)系統(tǒng)

為了進(jìn)一步獲得水塘下方是否存在不良構(gòu)造的信息，在水塘與塌陷區(qū)之間的灘頭布置兩條測(cè)線開(kāi)展地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)，以進(jìn)一步驗(yàn)證說(shuō)明TRT探測(cè)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)設(shè)置a、b兩條長(zhǎng)約38 m相距約3 m的平行測(cè)線，其中a測(cè)試方向?yàn)樗镣輩^(qū)方向，b與a方向相反。測(cè)試地為礦山治理水壩滲漏進(jìn)行的泥土(石)覆蓋形成，其表面光整平坦，相關(guān)參數(shù)如表3所示。

表3 巖石和黏土電阻率、電導(dǎo)率及相對(duì)介電常數(shù)

導(dǎo)出測(cè)線數(shù)據(jù)后經(jīng)濾波設(shè)置及軟件的處理分析，a、b兩條探測(cè)線的探測(cè)結(jié)果如圖8所示。為便于分析將雷達(dá)無(wú)損檢測(cè)結(jié)果圖中的異常區(qū)域作標(biāo)識(shí)，圖中黑色區(qū)域?yàn)楫惓^(qū)，并分別編號(hào)。分析結(jié)果如下：

圖8 2號(hào)測(cè)區(qū)測(cè)線結(jié)果圖Fig.8 Results of line in survey area 2

1)由于a、b兩條測(cè)線的測(cè)量方向相反，因此b測(cè)線的起始位置對(duì)應(yīng)a測(cè)線的結(jié)束位置。對(duì)比a、b測(cè)線的異常區(qū)可以發(fā)現(xiàn)：兩條測(cè)線在距離水庫(kù)2 m處和8 m處均存在異常區(qū)——即a和b測(cè)線結(jié)果圖中3#異常區(qū)與2#異常區(qū)，且兩條測(cè)線產(chǎn)生異常的深度均在地下6 m處，分析認(rèn)為3#和2#異常區(qū)是由于地下存在裂隙或其他不良地質(zhì)構(gòu)造所致；a測(cè)線的1#異常區(qū)和b測(cè)線的1#異常區(qū)在位置上無(wú)對(duì)應(yīng)關(guān)系，然而兩條測(cè)線僅相距3 m，理論上應(yīng)該相差不大，因此認(rèn)為這些異常的產(chǎn)生是由于在兩條測(cè)線的1#異常區(qū)的地下某處存在與土壤電阻率相差較大的雜質(zhì)干擾，如石塊或金屬體等。

2)由于探測(cè)目標(biāo)與周?chē)刭|(zhì)體電阻率相差較小，周?chē)h(huán)境存在電線、金屬管等干擾，探測(cè)深度較深造成探測(cè)結(jié)果分辨率降低等不利因素，因此探測(cè)分析結(jié)果受干擾影響會(huì)存在一定誤差。其中離地表6 m以?xún)?nèi)出現(xiàn)大量異常區(qū)為泥土(石)覆蓋層，可不考慮。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在水塘與塌陷區(qū)之間存在多處不良構(gòu)造區(qū)域，具體位置在水塘邊往西側(cè)約33 m處(測(cè)線布置距水塘邊緣大致2 m，2#異常區(qū)距離測(cè)線東側(cè)距離31 m左右)，雖然探測(cè)深度僅為20 m，但異常信號(hào)明顯可以延伸至深部20 m以下。

2.3 綜合超前探測(cè)技術(shù)

根據(jù)兩種探測(cè)方式的分析結(jié)果分別表明：TRT探測(cè)技術(shù)在523水平探測(cè)巷道顯示前方90～100 m還存在三條約70°負(fù)反射能量最強(qiáng)的急傾斜面，并且范圍大幾乎貫穿整個(gè)成像面，由此推測(cè)為3個(gè)充水量較大的斷裂結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)面幾乎貫穿整個(gè)成像區(qū)域，同時(shí)可知此斷裂結(jié)構(gòu)面與巷道至地表有聯(lián)系；pulseEKKO PRO地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)表明在水塘與塌陷區(qū)之間存在多處信號(hào)異常區(qū)(具體位置在水塘邊往西側(cè)約33 m處)，異常信號(hào)明顯可以延伸至整個(gè)探測(cè)深度下，可以推斷出該區(qū)域存在多處明顯的大范圍不良地質(zhì)體。兩種技術(shù)均表明水塘附近存在不良地質(zhì)體，且根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)水塘存在滲水情況，進(jìn)一步驗(yàn)證了探測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

由于三大礦體在垂直方向上多層重復(fù)采動(dòng)，形成上下空區(qū)群，礦山地壓控制工作困難。上部隔火礦柱由于民采和局部自然冒落已呈不完整狀態(tài)，穩(wěn)定性受到很大影響。造成了火區(qū)蔓延和地壓災(zāi)害等安全隱患。多年來(lái)，銅坑礦投入了大量的人力物力進(jìn)行事故隱患區(qū)的治理，使火區(qū)和地壓災(zāi)害隱患基本處于受控狀態(tài)。但是，采場(chǎng)局部垮塌和采區(qū)巖層移動(dòng)也時(shí)有發(fā)生，直到現(xiàn)在隱患仍然存在(圖9)，隨著時(shí)間的推移，控制安全隱患的難度愈來(lái)愈大，成本也愈來(lái)愈高。結(jié)合兩種探測(cè)結(jié)果的情況分析表明，T203塌陷坑至T110塌陷坑及整個(gè)坍陷區(qū)范圍內(nèi)巖體發(fā)生了移動(dòng)，塌陷區(qū)范圍在增加，上覆巖層發(fā)生了較明顯的移動(dòng)和開(kāi)裂，并向工業(yè)場(chǎng)地(水塘)方向有發(fā)展的趨勢(shì)。

圖9 巖層移動(dòng)趨勢(shì)預(yù)測(cè)Fig.9 Prediction of strata movement trend

3 結(jié)論

本案例應(yīng)用TRT6000超前地質(zhì)預(yù)報(bào)設(shè)備、Pulse EKKO PRO地質(zhì)雷達(dá)等手段，開(kāi)展了礦山地質(zhì)超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)了銅坑礦開(kāi)采關(guān)鍵工程地質(zhì)體性質(zhì)(軟弱帶、破碎、帶斷層、含水層等)超前安全探測(cè)和成果解譯，根據(jù)關(guān)鍵地層層析掃描三位視圖成像較為精準(zhǔn)地確定了水塘滲水位置，為后期防滲治理提供了有利的參考依據(jù)，保障了礦山的安全生產(chǎn)，主要結(jié)論如下：

1)從超前探測(cè)和地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)綜合分析的結(jié)果表明，探測(cè)區(qū)上方巖體存在裂隙構(gòu)造帶的發(fā)育，弱化了巖體結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，并成為滲水的關(guān)鍵因素之一，與礦山了解的實(shí)際情況相符合，說(shuō)明TRT在礦山井下的應(yīng)用具有較高的實(shí)用價(jià)值。

2)從TRT探測(cè)技術(shù)在523水平TRT超前探測(cè)結(jié)果表明，礦山水塘下方存在3個(gè)比較明顯的巖體破碎構(gòu)造帶，其位置和范圍與礦山井下523水平巷道揭露頂部淋水區(qū)域基本一致，可能為該位置滲水的關(guān)鍵影響因素。

3)從pulseEKKO PRO系統(tǒng)地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)結(jié)果表明，在水塘與塌陷區(qū)之間存在多處不良構(gòu)造區(qū)域，具體位置在水塘邊往西側(cè)約33 m處，雖然探測(cè)深度僅為20 m，但異常信號(hào)明顯可以延伸至深部20 m以下。

4)探測(cè)結(jié)果推測(cè)一號(hào)水塘與塌陷區(qū)之間的巖層存在多處不良構(gòu)造區(qū)域，表明T203塌陷坑至T110塌陷坑及整個(gè)坍陷區(qū)范圍內(nèi)巖體發(fā)生了拉、壓、剪切的連續(xù)變形和非連續(xù)破壞。巖層移動(dòng)乃至塌陷范圍將隨著空間和時(shí)間發(fā)生動(dòng)態(tài)的變化，不斷發(fā)生的地表開(kāi)裂和沉陷也說(shuō)明了巖移的存在。