北新窑煤矿巷道掘进瞬变电磁超前探测设计与实践.pdf

2 0 1 6年第 2期 No． 2 2 01 6 煤 炭 科 技 C0AL S CI ENCE TECHNOLOGY MAGAZ I NE 文章编号 1 0 0 8 3 7 3 1 2 0 1 6 0 2 0 0 2 9 0 2 匕 新窑燥矿巷道掘进瞬变电磁超前探测 设计与实践 张 强 ， 刘长会 ， 徐 爱 1 | 大 同煤矿集 团 北辛窑煤业有限公 司 ， 山西 忻州0 3 6 7 0 2 ； 2 ． 徐州 中矿勘探技术有限公司 ， 江苏 徐州2 2 1 1 1 6 摘要 北辛窑煤矿虽较少受小窑采 空含水 区的威胁 。 但其砂岩水及奥灰水对矿井安全生产造 成一定隐患。针对北辛窑煤矿特殊的地质情况，设计 了合理 的物探与钻探结合的探水技术方 案， 重点对物探 中矿井瞬变电磁法原理及施工技术进行 了说 明， 并取得 了良好的应用效果。 关 键 词 物 探 ； 钻探 ； 瞬 变 电磁 法 中图分类号 T D 2 6 3 T D1 6 6 文献标志码 B 1 概况 1 ． 1 矿 井概 况 北辛窑煤矿位于宁武煤 田北端、朔南矿区东南 部 ．属于大同煤矿集团有限责任公司在建主要矿井 之一。北辛窑煤矿东西宽 l 1 ． 0 9 k m。 南北长 1 Z 5 9 k m， 面积 5 3 ． 2 9 k m z ， 生产能力 4 0 0 Mt ／ a 。本井 田内煤层 埋藏相对较深． 目前无生产小煤窑 。 各相邻矿与本井 田无越界开采 矿井主要水患为岩层砂岩裂隙水及 5 、 6煤底板奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层 。 1 ． 2 地层及含煤地层 井 田内大部为黄土覆盖 ．仅在部分沟谷 中有零 星二叠系上统上石盒子组 出露 ．在井 田西北边缘及 外围有奥陶系中统上下马家沟组出露 根据地表和 钻孔揭露情况 ．井 田内沉积地层 由老到新依次有奥 陶系中统上下马家沟组 0 2 s X 、 石炭系中统本溪 组 C 2 b 、上统太原组 C 3 t 、二叠系下统山西组 P l s 、 下石盒子组 P l x 、 上统上石盒子组 P 2 s 、 第 四系中上更新统 Q 2 3 、 全新统 Q 4 。 井 田内含煤地层主要为石炭系上统太原组 ． 平 均地层厚度 8 9 ． 5 6 m． 北部较厚 。 向南有逐渐变薄趋 势 。 1 ． 3水患 分析 井 田位于区域水文地质单元 的南部 根据区内 自然条件 和煤系地层含、 隔水层的赋存情况 ， 总体来 说 ． 井 田内 2煤为裂隙充水含水层为主的矿床 ． 局部 煤层低于奥灰岩溶裂隙水 ， 2煤水文地质条件中等 ； 5 、 6煤由于受奥灰水的影响较大 ，以底板岩溶裂隙 充水含水层为主的矿床 ． 水文地质条件复杂 。 对矿井 采掘活动构成威胁 。 因此必须坚持“ 有掘必探 ． 物探 先行 ， 钻探验证” 的原则 ， 编制井下物探设计 ， 进行超 前探测 2瞬变电磁超 前探测原理 瞬变 电磁 法 T r a n s i e n t E l e c t r o ma g n e t i c Me t h o d 是利用不接地 回线或电极向地下发送脉冲式一次电 磁场 ．用线圈或接地电极观测由该脉冲电磁场感应 的地下涡流产生的二次 电磁场 的空间和时间分布 ． 来解决有关地质 问题 的时间域 电磁法[ 卜引 瞬变电磁法勘探采用重叠 回线装置 ．发射和接 收线框采用多匝 2 n l 2 IT I 矩形回线。 采样时窗为 1～3 4， 叠加次数 6 4 ， 时间采用标准时间序列。 3 矿 井瞬变 电磁探测 3 ． 1 探测 的 目的 在钻探之前为了做到有的放矢 ．先进行矿井瞬 变 电磁法探测 ．结合水文地质情况并参考瞬变电磁 法探测的结果科学合理地确定探水钻孔的方向及数 量 。 3 ． 2探测的方法 瞬变电磁法探测有效距离为 1 0 0 m．受一次场 及关断时间的影响 ．探测结果 中浅部会存在 2 0 m 左右盲区[ z _ 4 ] ． 因此每次探测完允许掘进不超过 8 0 m。井下探水钻孑 L 施工方案为每次打钻钻进 1 0 0 m 允许掘进 7 0 m， 保留 3 0 I n的安全距离。因此 ， 矿井 瞬变 电磁法超前 探测在巷 道每掘 进 7 0 m施 工一