复杂断层带富水性矿井瞬变电磁法探测研究.pdf

第 2 2卷第 1 1 期 2 0 1 3年 1 1月 中 国 矿 业 CHI NA M I NI NG M AGAZI NE Vo 【 ． 2 2，NO ． 1 1 NO V ． 2 O1 3 对i盥纵横 复杂断层带富水性矿 井瞬变电磁法探 测研 究 杜库实 ，程久龙。 ，王和固 ，闫国才 ，王作路 1 ． 国投新 集 能 源股 份 有 限公 司 口孜 东矿 ，安徽 阜 阳 2 3 6 0 0 0 ； 2 ． 中国矿 业 大 学 北 京 煤炭 资 源与安 全 开采 国 家重 点 实验 室，北 京 1 0 0 0 8 3 摘要 复杂断层带 富水性 的探测 关系到矿井的采掘安全 。探讨 了矿井 瞬变 电磁 法超前探测 的基本 原理与技术方法 ， 分析了断层带富水性 的地球物 理响应特征 ， 结合某矿巷道掘 进前方断层 带出水位 置的矿 井瞬变 电磁法探测 ， 提出 了立体探测方案 ， 对探测结果进行 了分析解释 ， 得到钻 探验证 。研究 表明 ， 利 用矿 井瞬变电磁探测技术可 以有效地获得掘进巷 道前方复杂断层带的富水程度 、 位置和 范围 ， 可 以为掘进巷 道 防治水工作提供可靠 的技术保 障。 关键词 矿井瞬变电磁法 ；复杂断层带 ；富水性 ；超前探测 ；视 电阻率 中图分类号 T D 7 0 4 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 4 4 0 5 i 2 0 1 3 i I - 0 1 i 9 - 0 3 De t e c t i o n o f wa t e r e n r i c h me nt i n c o mpl e x f a u l t s b y m i ne t r a n s i e n t e l e c t r o ma g n e t i c M e t h o d DU Ku s h i ，CHENG J i u l o n g ，W ANG He - g u ，YAN Gu o c a i 。 ，W ANG Z u o l u 1 ． Ko u z i d o n g C o a l Mi n e ，S DI C Xi n j i En e r g y Co ．Lt d，F u y a n g 2 3 6 0 0 0 ，Ch i n a ；2 ． S t a t e Ke y La b o r a t o r y o f Co a l Re s o u r c e s a n d S a f e Mi n i n g，Ch i n a Un i v e r s i t y o f Mi n i n g a n d Te c h n o l o g y Be i j i n g ，B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 ，Ch i n a Abs t r ac t The d e t e c t i o n o f wa t e r e nr i c hme nt i n c o mpl e x f a ul t z on e s ma t t er s i n mi ni ng a n d dr i l l i ng s a f e t y．Thi s p ap e r s t ud i e d t he b a s i c pr i nc i pl es a nd t e c hn i qu e s o f a d va n c e d de t e c t i on by mi ne t r a n s i e n t e l e c t r o ma gne t i c me t h odMTEM ， a na l yz e d t he ge o phy s i c s r e s p on di ng c h ar a c t e r i s t i c s o f wa t e r e nr i c hme nt i n c o mp l e x f a u l t s ． C o mb i n e d wi t h a c a s e s t u d y o n d e t e c t i o n o f t h e wa t e r i n r u s h l o c a t i o n b e t we e n c o mp l e x f a u l t s a h e a d o f d r i l l i n g r o a d wa y u s i n g MTEM i n a c o a l mi n e ， t h i s p a p e r p r o v i d e d t h e p r o j e c t s o f 3 D d e t e c t i o n， i nt e r p r e t e d t he d e t e c t i ng r e s ul t s of ap pa r e nt r e s i s t i v i t y，a nd f i na l l y t he r e s ul t s we r e pr o ve d b y bo r e h ol e dr i l l i ng ．The r e s e a r c h r e s u l t s i nd i c a t e d t h a t i t i s ve r y e f f e c t i ve a nd c o nv e ni e nt t O o bt a i n t h e wat e r e n r i c hmen t e xt e n t， l oc at i o n a nd s c op e be t we e n c ompl e x f a u l t s a h e a d o f dr i l l i n g r oa d wa y by MTEM ．Th e me t ho d c a n pr ov i de r e l i a bl e t e c hn i c a l s up po r t f o r pr e v e nt i ng wa t e r - i nr us h i n r o a dway d r i l l i n g． Ke y wo r ds mi n e t r a ns i e nt e l e c t r o ma gne t i c me t ho d； c o mpl e x f a ul t z o ne s；wa t e r e nr i c hme n t ； a dv a nc e d de t e c t i o n； a p pa r e nt r e s i s t i v i t y 矿 井 突水不 仅可 能发 生在 工作 面 回采过 程 中底 板 或顶 板 以及巷 道 掘 进过 程 中 的巷 道 顶 底 板 、 迎 头 以及两侧帮 ， 而且也有可能发生在断层 、 陷落柱等容 易起 到 导水 通道 作 用 的地 质 构 造 中 ， 这 都 可 能 造 成 局部 或 大面 积 出水 而 导 致 灾 害 事 故 。 因此 ， 有 必 要 利用 矿 井地球 物 理方 法在 井下 对 回采工 作 面或 掘进 巷道 进行 超前 探 测 ， 为 工作 面 安全 高 效 回采 和 巷 道 安全掘进提供可靠 的地质资料 。近年来 ， 对于岩层 收 稿 日期 2 0 1 3 - 0 8 0 6 基金项 目国家 自然科 学基金项 目资助 编号 5 1 0 3 4 0 0 3 ； 5 1 1 7 4 2 1 0 作者简 介杜库实 1 9 7 9 一 ， 男 ， 陕西西安人 ， 主要从事煤矿生产 和安 全 的技术及管理工作 。 富水性 的井 下探 测 ， 主 要 地球 物理 方 法 是 矿 井 瞬变 电磁法 和矿 井直 流 电法 等 ， 由 于矿 井 瞬 变 电 磁法 相 对其他物探方法具有较多优点而被广泛应用到工作 面 回采 过程 中含 水性 探测 和巷 道掘 进过程 中的超前 探 测 ， 并 取得 较好 的探 测效 果口 。 ] 。对 于断层 带 富水 性 的探 测 ， 断层带 往往 在巷 道 的侧方 ， 因井 下巷 道空 间狭小 ， 探测难 度大 。本文 主要探 讨利 用矿井 瞬变 电 磁法对复杂断层带 的富水性进行探测 ， 地质效果较好 。 1矿 井瞬 变 电磁 法基 本原 理 矿 井瞬 变 电磁法基 本原 理类 似 于地 面瞬变 电磁 法 ， 探测 采用 的仪 器 及采 集 到 的数 据 格式 也基 本 相 同。由于井下巷道条件有限， 探测一般采用 的是小 于 3 m 的多匝 小 回线 组 成 的 重 叠 正方 形 线 框 ， 探 测