高分辨电法和瑞利波在矿井安全生产中的应用.pdf

第 2期 钱亚宾高分辨电法和瑞利波在矿井安全生产中的应用 高分辨 电法和瑞利波在矿井 安全生产 中的应用 钱 亚宾 平顶山市瑞平煤电有限公司， 河南 汝州4 6 7 5 4 1 摘要 瑞平公司采用物探仪器通过在张村和庇山两个煤矿采掘工作面的应用实践， 使矿井地质的 预测预报准确性大大提高， 提升了单产单进水平和矿井技术水平。 关键词 瑞利波探测 ； 超前探测 ； 异常区域 ； 地质构造 ； 安全生产 中图分类号 P 6 3 1 ． 3 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 1 7 4 9 X 2 0 1 4 0 2 0 1 2 5 0 3 O 引言 瑞平公司张村煤矿和庇山煤矿分别位 于汝州煤 田朝川矿区中南部和庇 山矿 区东南隅 ， 两矿周边小 煤矿星罗其布 ， 小煤矿越界超层开采现象严重 。两 矿主采二煤存在厚度变化大 、 断层发育等地质现象 。 矿井生产中受二煤底板承压水及周边小窑老空积水 严重威胁。采用先进方法及时探明掘进巷道前方的 地质构造和水体， 对于采掘生产中提前预报、 调整方 案、 保障矿井高效、 安全生产有极其重要的意义。 本文通过高分辨电法和瑞利波两种物探手段对 瑞平公司两矿探测实例 ， 探讨 高分辨电法和瑞利波 超前探测在矿井实际生产 中的应用效果 ， 解决 了矿 井生产中的实际问题 ， 较好地服务矿井生产 。 1 两种探测技术及井下探测注意事项 1 ． 1 瑞利波及高分辨电法仪探测技术 瑞利波探测技术 瑞利波探测是近 3 0年来兴起 的一种新型勘探方法 ， 主要用 于近地表层的工程地 质勘探。探测原理主要是利用瑞利波的两个特性 ， 即波在分层介质中传播时的频散特性， 波的传播速 度与介质的物理力学特性 密切相关。利用这些特 性 ， 将瑞利波法用于煤矿井下地质小构造探测 。 收稿 日期 2 o 1 30 93 0 作者简介 钱亚宾 1 9 7 8 一 ， 男 ， 河南汝 州人 ， 2 O l O年毕业 于河南 理 工大学采矿工程专业 ， 助理工程师 ， 现从事煤 矿技术及管理工作 。 高分辨 电法仪探测技术 以岩石的 电性差异为 基础 ， 在全空间条件下建场 ， 使用全空 间电场理论 ， 根据不同岩性具有不 同导 电性 ， 探测掘进头前方电 性变化规律 ， 预测掘进头前方含、 导水构造的分布和 发育情况 的一种井下电法探测技术。通过对掘进头 超前探测视电阻率数据 的分析和解 释， 可推断掘进 头前方含富水构造的分布形态。 1 ． 2 物探仪器井下探测应注意的问题 井下探测应注意的问题 ①下井前要对仪器进 行仔细检查， 确保仪器有足够的电量； ②仪器为防爆 产品 ， 不得在井下拆卸修理 ， 在有淋水 、 滴水 的场所 使用应采取防水措施 ； ③仪器严禁强烈震动 ， 碰撞 ， 直接淋水 ， 用完后应清洁 ； ④瑞利波探测时要避免各 种井下震动作业 ， 高分辨 电法探测 时要避免刮板运 输机 、 皮带 、 电机等机电设备运行 ， 以减少震动和电 磁场对勘探的干扰， 获取真实可靠的物探资料； ⑤事 先对拟探测地点地质情况及现场施工环境进行 了解 和分析 ， 以提高井下施工工作效率。 2 矿井应用 实例 2 ． 1 张村煤矿 四． 1 1 0 5 0掘进工作面 该工作面是张村煤矿首个综采工作面， 位于四， 煤首采区东翼 ， 西临四五煤轨道上 山， 东距井 田边界 3 8 0 m， 北临 F 钾断层 ， 南临 四． 1 1 0 3 0工作面 ， 采面东 南距小窑采空区较近 4 0 m左右 。采面的主要水 患为小窑采空积水 ， 该采面风巷掘进 6 2 0 m时与小 窑采空区掘透， 造成突水事故。为保证采面安全， 第 2期 钱亚宾高分辨电法和瑞利波在矿井安全生产中的应用 图2 庇山煤矿二一 1 1 0 9 1 机巷切眼处底板水物探剖面图 2 ． 3 探测效果分析 探测效果 ①在煤厚大于 2 m、 且煤岩层起伏较 稳定条件下 ， 瑞利波探测煤层中断层效果较明显 ， 有 效探测距离可达到 8 0 m； ②高分辨 电法在煤 岩 巷 掘进中超前探水效果明显 ， 探测结果正常段没有发 现一次 出水现象 ， 探测结果异常明显段大多 出现滴 水 、 淋水现象 ， 物探结果异常相对较小段常为煤岩层 起伏变化大或煤层变薄区； ③高分辨电法和瑞利波 物探结果对矿井地质预测预报工作的准确性起到了 很好的指导作用 ； ④通过一段时间的物探总结 ， 在物 探正常范围内， 可以减少钻探工作量甚至取消钻探 ， 从而达到节约探水材料资金 、 增加生产时间 、 提高生 产效率的 目的； ⑤该项 目的成功试验 ， 对其它矿井的 地测、 防治水工作具有指导和借鉴价值， 可以在同类 条件矿井推广应用。 3 结语 两种探测方法在瑞平公司张村煤矿及庇山煤矿 的成功应用 ， 对 两矿 的采掘生 产发挥 了重要作用 。 提高了矿井生产中水文地质预测预报 的准确率 ， 避 免了采掘工程 的盲 目性 ， 缩短了采面的投产 日期 ； 根 据物探结果 ， 进行有 目的的探放水 、 探断层工作 ， 可 减少钻探工作量 ， 节约资金投入 ； 提高了矿井技术工 作含量和安全生产系数， 综合经济效益显著。 上接第 1 2 4页 运行状况作 出分析 ， 以便定期对水泵检修维护。 2 ． 2 待改进之处 在新上海一号煤矿井下主排水泵房的 自动化控 制系统 中配置的 I ／ O模块不足 ， 无法采集矿用一般 型高压柜的断路器分合闸信号和对高压柜进行远方 分合闸操作 ， 故设计中另外配置 了一 台矿用一般型 P L C柜 ， 以实现上述功能 ， 待改进 的地方是 期望更 多的水泵 自动化控制系统厂家在以后的生产 中能考 虑到兼顾到主排水泵变电所 内高压柜或者其它设备 的 自动 化控制 ， 这样 就可 以不 用单 独再配 置一 台 P L C柜 ， 可以节省投资 ， 并且也可 以实现统一管理 ， 统一控制。 本矿的水泵房 自动化 系统中考虑了从 自动化系 统 的控制柜直接给射流管路 上的 电动球 阀提供 电 源 ， 这是一个优点 ， 可以对多个 电动球阀统一规划配 电， 不用单独从主排水泵房变 电所 内的低压柜 中取 电源 ， 这样可以减少低压开关柜 的数量 和部分 电缆 的长度， 减少了投资， 方便的管理， 值得推广。 3 结语 水泵房自动化控制系统是近年来在大型煤矿井 下主排水泵房中推荐使用 的 自动化系统 ， 该 系统集 成了井下水泵电机， 水泵管路上的电动阀门， 水泵就 地控制箱、 水泵软起动装置等设备的控制， 使得水泵 房的控制更简洁明了， 操作更方便灵 活。系统运行 稳定可靠 ， 排水效率得以提高 。不仅满足 了井下排 水的需要 ， 而且提高了 自动化管理的水平 。其经济 效益、 安全效益明显 ， 具有广泛的推广前景。 参考文献 [ 1 ] 臧其亮， 马 勇． 节能型矿井排水泵控制系统[ J ] ． 矿山机械 ， 2 o 1 0 ， 3 1 2 o 一 1 2 3 ． [ 2 ] G B 3 8 3 6 ． 4 - 1 9 8 3 ， 爆炸性环境用 防爆电气设备本 质安全型电路和电气设备要求[ S ] ． [ 3 ] G B 3 8 3 6 ． 1 8 3 ， 爆炸性环境用防爆 电气设备通用 要求 [ S ] ．