高分辨电法仪在巷道超前探测中的应用.pdf

第 l期 2 0 0 8年 3月 水 力 采 煤 与 管 道 运 输 HYDRAULI C C AL Ml Nl NG PI PEL I NE TRANS P ORTATI ON NO．1 M a r ．2008 高分辨电法仪在巷道超前探测 中的应用 郭剑 锋李 耀 伟 瑞 平煤 电有限公 司张村矿 河 南 平顶 山 I 6 7 0 0 0 摘 要 介 绍 了 YD 3 2 A 高分 辨 电 法仪 的 工作 原 理 及 在 瑞 平 煤 电 有 限 公 司 张 村 矿 1 l 0 6 0掘 进 工 作 面超 前探 测 中的 应 用 。 关键 词 电法仪 超 前 探 测 应 用 中 图分 类 号 P 6 3 1 ． 3 2 文献 标 识 码 B文章 编 号 1 O 0 6 一 O 8 9 8 2 0 0 8 0 l O O 6 4 0 3 1 前 言 矿 井 突 水 是煤 矿 中最 大 危 害 之 一 ， 矿 井 水 的 大小 与矿 井 水 文地 质 条 件 。 直接 关 系 到 矿 井 的 安 全生 产和 经 济 效 益 。根 据 精 查 地 质 报 告 资 料 ， 张 村矿 的水 文 地 质 条 件 属 于 中 等 复 杂 类 型 。 由 于 特定 的 历 史 原 因 ， 张 村 矿 井 田浅 部 小 煤 窑 星 罗 棋 布 ， 据 原 韩 庄 矿 务 局 1 9 9 7年 统 计 ， 南 部 自 西 向 东 ， 小 煤 窑 井 口达 2 O多 个 ， 处 于 严 重 无 序 状 态 。 特别 是 靠 近 张 村矿 井 田边 界 的小 煤 矿 ， 侵 人 张 庄 矿越 层 越 界 开采 现 象 相 当严 重 ， 其 遗 留 的 采 空 区 因停止排 水导致 其大 量积水 。由 于张 村矿 没有 其 资 料 ， 无 法 掌 握 采 掘 工 程 动 态 布 置 ， 给 张 村 矿 的生 产 和 安 全带 来 极 大 的 隐 患 ， 给 工 作 带 来 了极 大 的 被 动 。鉴 于 大 矿 周 边 小 煤 窑 及 其 他 采 空 区 的不 规 律 性及 不 确 定 性 ， 通 过 物 探 可 提 前 探 明掘 进前 方 8 O ～ l 0 0 m 范 围 内 ， 充 水 采 空 区 范 围 和 位 置 ， 为 老 采 空 区 水 疏 放 和 防 治 提 供 依 据 ， 减 少 和 避 免 因 条 件不 清 ， 造 成 老采 空 区水 溃 出事 故 。 2 高分 辨 电法 仪 组 成及 施 工 方 法 2 ． 1 设 备 组 成 Y D 3 2 A 高 分 辨 电法 仪 是 井 下 电 法 勘 探 仪 器 ， 也可 用 于地 面 进 行 电 法 勘 探 工 作 。仪 器 由锂 电池 组 、 发 射 输 出 、 单 片 机 控 制 、 A／ D 转 换 、 P C 1 0 4工 控 机 、 存储 体 、 电源 系统 等 组 成 。 2 ． 2 工 作原 理 矿 井 直 流 电 法 属 全 空 问 电 法 勘 探 ， 它 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 ， 处 理 和 解 释 有 关 矿 井 水 文 地 质 问题 。超 前 探 测 是 研 究 掘 进 头 前 方 地 层 电 性 变 化 规 律 ， 预 测 掘 进 头 前 方 含 水 、 导水 构 造 的 分 布 和 发 育 情 况 的一 种 井 下 电法探 测 新技 术 。 64 该 技 术 由 于 采 用 点 源 j极 装 置 进 行 井 下 数 据 采集 工作 ， 无 穷 远 电极 对 巷 道 内测 量 电 极 的 影 响 可 以 忽略 不 汁 ， 故 其 电场 分 布 可 近 似 为 点 电源 电 场 。 由于 供 电 电极 位 于 巷 道 中 ， 其 电场 呈 全 空 间 分布 ， 可 利 用 全 空 问 电场 理 论 对 数 据 进 行 分 析 解 释 。恨 据 点 电 源 场 理 论 分 析 ， 点 电源 在 均 匀 全 空 间的 电 力线 呈 射 线 发 散 ， 等 电 位 面 为 以供 电点 为球 心 的球 面 ， 电 位 差 则 是 以供 电 点 为 球 心 的 同 心球 壳 ， 球 壳 厚度 应 为测 量 电极 间距 。 2 ． 3 对 探 测 环 境 条 件 要求 1 探 测 范 围 内 不 能 有 大 型 金 属 物 、 掘 进 机 等 。 如有 应 移 至探 测 范 围 以外 ， 以 消 除 金 属 体 对 电磁 信 号的 吸 收影 响 。 2 探 测 巷 道 的 掘 进 长 度 一 般 情 况 下 要 大 于 1 0 0 m， 巷 道 坡 度 一 般 情 况 要 么 下 山 或 者 上 山 。 盘 u 果 巷 道 掘进 过 程 中 起 伏 较 大 ， 高 高 低 低 ， 那 么 将 严 重 影 响探 测 精 度 ， 作 出 的 物 探 结 果 解 释 精 度 将 大 打拆 扣 。 3 探 测 过程 中工 作 面及附 近地 区要 停 电 ， 发 射极 、 接收极 要尽 量布 置在一 条直线 上 ， 在 布 置过 程 中要 尽 量避 开 水 体 、 铁 器 等 物 体 。如 果 电 极周围 比较干燥 ， 那么将 导致信号无 法接收或接 收 后 数据 不可 用 ， 解 决 方 法 可 浇 一 些 水 或 重 新 打 电极 ， 4 ， 布 置 完 毕 后 ， 经 验 证 各 方 面 均 达 到 规 定 要求 ， 开 始发射 。在发 射过 程 ， 要求 探测 场 所一 定要 避 免 他人 进 人 ， 以免 干拢 正 常 的 工 作 。 3 应 用实 例 由于 张 村 矿 浅 部小 煤 矿 较 多 ， 对 张 村 矿 的 安 全生 产造 成 较 大 被 动 。虽 然 张 村 矿 在 生 产 过 程 中 严 格 按 照 规 程 和 相 关 措 施 施 工 ， 但 是 ， 由 于 地 质 条件 的 相 对 复 杂 性 及 生 产 过 程 中 出 现 的 各 种 维普资讯 第 1 期 郭剑锋 等 高分辨 电 法仪在巷 道超 前探 测 中的应 用 2 0 0 8年 3月 地 质 现 象 ， 如 果 按 部 就 班 去 解 决 ， 会 严 重 影 响 正 常 的采 掘 接 替 ， 极 不 利 于 矿 井 的 安 全 生 产 。 下 面 就 张村 矿 在 生 产 中 ， 利 用 高 分 辨 电 法 仪 解 决 实 际 问题 作一 介 绍 。 根 据 三 维 地 震 勘 探 资 料 和 瞬 变 电 磁 成 果 ， 四 一 l l 0 6 0掘进工作 面上 部及掘进前方存在小煤窑 老采空 区异常 区域 ， 为保证安 全掘进 ， 依据 煤矿 水 文地 质 规 程 、 矿 井 防 治 水 工 作 条 例 、 煤 矿 安全 规 程 等 规 程 规 定 ， 对 掘 进 工 作 面 实 施 钻 探 ， 以 确保 安 全 掘 进 。 四 一l l 0 6 0机 巷 掘 进 工 作 面 从 开始 掘 进 就 遇 到薄 煤 区 ， 最 薄 处 只有 0 ． 3 m 左 右 。 如果 按 照 公 司 的 会 议 精 神 ， 实 施 钻 探 ， 需 布 置 3 个 钻 孑 L 。 由于 在 岩 石 段 内 ， 岩 石 电钻 根 本 就 打 不 过 去 。如 果 采 用 TXU一 】 5 O液 压 钻 ， 从 井 上运 输 到 井 下 ， 再 运 输 到 工 作 面 ， 到 工 作 面 后 再 根 据 没 计 实 施 钻 探 ， 最 少 需 要 2 d时 间 。 按 照 规 定 ， 钻 探 5 0 m， 掘 进 进 尺 3 0 m 计 算 ， 基 本 一 卜 1个 月 将 有 半 个月 的时 问 都 在 实 施 钻 探 ， 这 样 会 浪 费 大 量 的 人 力 、 物 力 、 财 力 ， 最 重 要 的 是 会 影 响 采 掘 接 替 。 正 常 的采 掘 计 划 一 旦 被 打 破 ， 就 会酿 成 恶性 循 环 ， 各 项 工 作 将 会 不 可 避 免 的 受 到 影 响 。 图 1为 四 一 l l 0 6 0掘 进 工 作 面 平面 示 意 图 。 图 l 四 一 l l 0 6 0掘 进 工 作 面示 意 图 而采用 高分辨电法仪 ， 从仪器 布 没到物 探成 果 ， 只要 2 h就 可 以 完 成 。施 工 现 场 仪 器 布 置 如 图 2 。图 3为 张 村 矿 l l 0 6 0机 巷 掘 进 l 3 0 m 时 掘 进 工 作 面 采 用 三 级 超 前 探 测 成 果 图 。 图 中 显 示 为掘 进 前 方 l 0 0 m 范 围 内探 测 成 果 。在 掘 进 前 方 8 5 m、 9 5 m 左 右 有 两 个 低 阻 异 常 区 域 ， 但 是 此 两 段低 阻异常区域 幅值和 范围都不大 ， 甚本 可 以排 除 是小 煤 窑 老 采 空 区 的 可 能 。初 步 分 析 可 能 是 由 于此 段 岩石 比较 破 碎 ， 顶 板 砂 岩水 向此 处 汇 集 所 致 。 后 经 巷 道 工 程 揭 露 ， 掘 进 至 此 ， 此 处 巷 道 舫远饭B 接收 每隔 4 m向外 2 ． L O A{ a OM 4 m 4 m M 王4 m A L 4 m 也距迎头脚 m I I l l 无穷远饭B Mn 一． 3』 ． 2 ． L 4 m 王． A L 睢 雎 ⋯“ 其巾I 、A 2 、A 3 为发射极，MI 、M2 、MN 为接收极，发射极与接收极之阀的间隙均为4 m。无穷远极B 距发射电极的距离大干3 0 0 m。 图 2 高 分 辨 电 法 仪 三 极 超 前 探 测 布 置 示 意 图 4 2 O O l 0 20 30 4O 5O 60 70 80 90 l O0 最 小 值 2 4 霞 曩 二l I l l l I l I l l l L ． 匿匿曩曩圈 1 30 l 20 1 l O l OO 90 80 7 0 60‘ 5 O 4O 图 3 超前 探 测 成 果 图 有 少 滴 顶 板 砂 岩 水 。 根 据 三 维 勘 探 资 料 显示 ， 在 1 l 0 6 0机 巷 掘 进 工 作 面 5 0 0 m 左 右 ， 存 在 着 小 煤 窑 老 采 空 区 ， 若 如 此 将 严 重 威 胁 正 在 施 工 的 1 l 0 6 0机 巷 。根 据 此 段 的 特 殊 情 况 ， 重 点 加 密 ， 参 照 三 维 地 震 勘 探 资 料 和 瞬 变 电 磁成 果 ， 结 合 巷道 在 掘 进 过 程 中 出现 的 地 质 现象 ， 采 取物 探 和 钻 探 相结 合 ， 综 合 分 析 ， 多 方 并 举 ， 反 复 验 证 ， 验 实 掘 进 前 方 没 有 小 煤 窑 老 采 空 区 ， 确 保 了 巷 道 安 全 顺 利 地 通 过 异 常 区 域 。 采用高 分辨 电法仪 可探 测 巷道 顶底 板一 定 范 围内隐伏构造及 导水裂 隙带发 育位置 及范 围， 为 防治顶底板水提 供决策依据 ， 还 可在生 产中为 进一步探索施工参 数对勘探精度 的影响 程度 ， 以 提 高探 测距 离 ， 解 释精度 ， 准 确判定 含水 构造 范 围及 富水 性 。 4存 在 问题 及 建 议 1 利用 高分 辨电法仪对掘进工作面作超前探 测 ， 由 于 刚 刚 运 用 ， 操 作 方 法 、 技 术 要 求 、 施 【 6 5 维普资讯 第 1期 2 O 0 8年 3月 水 力采 煤 与 管 道 运 输 HYDRAULI C COAL MI NI NG ＆ PI P ELI NE TRANS P ORTATI ON N0 ．1 Mar ．20 08 XM Z7 5 0 M 2压 机 性 能 优 化 改 造 及 应 用 陈 薇 韩 建 成 李 建 文 永煤 集团车集选煤厂 河南 永城 4 7 6 6 0 0 摘 要 通 过 对 XMZ 7 5 0 M 双 油缸 压 紧压 滤机 存 在 的 问题 及 原 因分 析 ， 提 供 了一 套科 学 的 优 化 改造 方 案 ， 并介 绍 了车集 选 煤 厂 改 造 实施 效果 。 关键 词 压 滤机 滤饼 水 分 压 紧 系统 ’ 中 图分 类 号 TD 9 2 6 ． 2 2 文 献 标 识码 A文 章 编 号 l 0 0 6 0 8 9 8 2 0 0 8 O l 一0 0 6 6 0 2 l 前 言 车 集 选 煤 厂 煤 泥 水 系 统 原 设 计 采 用 的 X MZ 7 5 O M。 箱式 明流 自动煤 泥 压滤 机属选 煤厂 基建投 资设 备 ， 自 l 9 9 9年开始 运行 。 由于压滤 机设 计缺 陷、 设 备 老化等 原因 ， 压 滤机存 在频 繁 发 生 泄 料 、 因压 力 不 匀 对 设 备 主 要 零 部 件 造 成 损 坏 、 滤饼 水 分 偏 高 、 压 滤 单 循环 周 期 长 等 问 题 。 2存 在 问题 及 原 因 分 析 2 ． 1 压 紧系 统压 紧 不 同步 、 压 力 不 均 压 滤机 设 计 采 用 双 油 缸 压 紧 系 统 ， 因 为 压 滤 机在 工 作 中 油 缸 行 程 为 8 0 0 ～ 9 0 0 ram， 行 程 较 长 ， 两 只油 缸 不 同 步 ， 产 生 先 后 压 紧 力 ， 压 紧 头 板 不 平 行 等 问题 ， 对 主 机 大 梁 和 滤 板 密 封 产 生 一 定 影 响 ， 主机 基 础及 大 梁 支 腿 容 易 断 裂 。并 且 滤 板 偏 移 致 使 两 边 的 传 动 链 受 力 不 均 ， 松 紧不 一 致 ， 使其 使用寿命 缩短 。另 外 在压 滤过程 中 由于滤 板偏 移 造 成 滤 室 密 封 不 严 而 频 繁 产 生 煤 泥 泄 漏 事 故 ， 既 影 响 车 间 卫 生 又 影 响 压 滤 机 的 正 常 工 作 。 2 ． 2滤 饼 水 分 高 由于 压 滤 机 密 封 不 严 ， 滤 饼 水 分 高 ， 高 达 2 5 ％ ～2 6 ％。 这 样 ， 在转 载 至 煤 泥运 输 刮 板 机 下 料 口时 ， 极 易 发 生 堵 塞 。 一 旦 发 生 堵 塞 ， 就 必 须 人 工 捅下 料 口 ， 增 大 岗位 维 护 强 度 。 由于 滤 饼 水 分 偏 高 ， 加 之 压 滤 机 卸 料 并 非 连 续 ， 大 量 高 含 水 滤饼 间 歇 掉 落 ， 极 易 造 成 运 输 皮 带 打 滑 。滤 饼 水 分 偏 高 ， 加 重 铲 车 的 负 担 ， 延 长 在 煤 场 晾 晒 的 时 间。煤泥产率高 于 l 2 的情况下 ， 大量的滤饼在 煤 场 积 聚 ， 对 煤 场 产 生 不 必 要 的 占用 。如 果 滤 饼 选 择 进 入 干 燥 系 统 ， 水 分 偏 高 ， 则 降 低 干 燥 系 统 处 理 量 ， 增 加 吨 煤 干 燥 成 本 。 2 ． 3 压 滤作 业 单 循 环 周 期 过 长 压 滤 机 滤 饼 无 法 实 现 整 体 自重 掉 落 ， 只 能 由 两位压滤机 司机靠木 铲或木钎 捅落 ， 卸料 环节需 要 2 0 rai n ， 在 底 流 浓 度 4 0 0 g ／ L的 情 况 下 ， 平 均 人 料和 压 滤 时 问 5 ml n左 右 ， 拉 开 头 板 和 滤 室 压 紧 时 间 2 mi n 。这 样 ， 单 循 环 时 间 接 近 3 0 mi n 。 如 果 发 生 泄 料 ， 单 循 环 可达 l h 。 精 度 等 存 在 着种 种 问 题 ， 作 出 的物 探 成 果 不 能让 人完全信服 。 2 由 于 施 工 前 准 备 工 作 不 到 位 ， 没 有 事 先 针 对 要 作 的 工作 面作 好 统 一 的 规 化 和 设 计 ， 到施 工现场后出现被 动现象 ， 严重影 响了施工 的速度 及 精 度 。 3 施 工人 员的素 质有 待提 高 。施工 人员不 能全面系统地接受 培训 ， 施 工过程 中很多细节 以 及作 业程序不 得要 领 ， 专业 技能 严重存 在不足 。 建议全 面对 技 术人 员集 中培 训或 现场 进行技 术 交 流 。 4 施 工 过 程 中 由 于 受 施 工 现 场 条 件 影 响 ， 6 6 如 巷 道 空 问 小 ， 低 洼 处 积 水 多 ， 沿 走 向起 伏 较 大 ， 电器 设 备 等 众 多 因 素 的 干 扰 等 等 ， 仪 器 在 操 作 过 程 中信 号 发 射 不 出 去 或 发 射 效 果 差 ， 均 会 不 同程 度 影 响 探 测效 果 。 作者 简介 郭刽锋 1 9 7 6 一 ， 男， 瑞 平煤 电有 限公 司鹿 山矿助理工程 师， 1 9 9 8年毕业 于焦作煤 校采矿 工程 专 业， 2 0 0 5年 毕 业于 平顶 山职 业技 术 学院采矿 工程专业 。 收稿 日期 l 2 00 70903 维普资讯