定点源法在矿井超前探测中应用效果.pdf

总第 1 1 3期 2 0 0 5年第 9期 西部探矿工程 W ES T CHI NA EXPL 0RAT1 0N ENGI NEERI NG s e r i e s NO ． 1 1 3 S e p t ． 2 0 0 5 文章编号 1 o 0 4 5 7 1 6 2 0 0 5 O 9 0 。 7 6 O 2 中图分类号 T I 1 7 文献标识码 B 定点源法在矿井超前探测 中应用效果 陈新奇 福建省 1 9 6煤 田地质勘探队， 福建 沙县 3 6 5 5 0 0 摘要 矿井中超前探测是超前欲知前方地质信息， 为合理布置采掘巷道和防止突水事故发生提供科学依据， 但许多物 探方法在矿井中受到装置排列等的条件限制而无法应用。应用定点源法在迎头供电， 沿巷道测量的三级装置， 克服了 条件限制等问题 ， 并取得较好效果。 关键词 定点源法； 矿井 ； 超前探 1概 述 福建煤矿大部 分已进入老年化 阶段， 外 围小煤窑 越界开采 及废弃老窑积水 ， 给煤矿生产造成安全隐患 ； 福建煤 田地质构造 复杂 ， 煤层稳定性差 ， 超前探测指导采掘是必不可少的工作。井 下超前探测常用方法主要依赖坑道内小钻探， 但此方法成本高 ， 效率低 ， 实用性受到局限。采用定点源 法矿井超前探测 ， 可大大 提高效率 ， 降低成本 ， 并能长期有效地超前跟踪探测 。 2方 法技 术 地面点电源勘探实际是研 究地 面以下三度导 电半空间 中直 流电场分布规律， 而井下在均匀介质中， 点电源电场具有球对称 性， 当在巷道迎头采用定点源 A供电时， 则 A点所建立的电场为 全空间辐射的球状体。根据电学低阻吸收电流和高阻排斥电流 的原理， 在探测前方存在电性不均匀体时， 在其边界上的电流线 将 出现折射并导致电位畸变而产生异常。 定点源法井下观测方法， 将供电电极 A布置在巷道迎头， 另 一 电极 B放至无穷远， 测量电极 MN沿巷道向外逐点观测。由于 定点源场为一球体， 所测异常具有多方向性 ， 为了判别异常场 的方 向问题， 可通过离迎头一定距离再l布没第二个供电点 A 2 ， 然后将 和 A 2 二条曲线进行特征分析 ， 异常判 断及极 值点确定 ， 并 根 据二次异常位置的位移与两供电点的距离差来判断异常方向。 3 应用效果 图 1 为永定矿务局培丰煤矿延 四 2 3 0水平超前探测点实测 曲线 ． 工作 目的是在迎 头超前探测 1 6 煤层 延伸情况 ， 图中定点 源所测曲线 形 态 ， 中前 段 A 0极距 在 5 0 m 以前 ， 视 电 阻率 为 3 o n m左右， 曲线呈低阻平直反映， 其中 A1 曲线在 4 4 m， A 2曲线 在 4 8 m分别急剧上升， 视电阻率值高达 3 0 0 m以上， 按曲线异 常特征解 释， 低阻平直段为 1 6 。 煤层低 阻电性反映 ， 尾部高阻为 以砂岩为主的岩层电性反映 ， 其低 阻为煤 层与岩层接 触带电性 差异悬殊所致 。定量计算接触 面距迎头 4 3 ． 2 m。根据二点 曲线 形态相似 ， 异常点位移 4 m， 与电 1电 2点距 差相等 ， 解释界面异 常在前方 ， 探测点解释成果经掘进揭露验汪 ， 在 4 6 m处 见 1 6 煤 层突然扭曲转折， 结果与超前探测解释误差为 6 ． 2 8 。 图 2 为永定矿务局培丰煤 矿延 三 2 1 5 水平超前探测点实测 曲线 ， 工作 目的是超前探测 1 6 煤层前 方 1 5 煤层 有否采空 积 水， 图中定点源曲线首段为高阻， 中段为低阻， 尾段为高阻的三个 3 I l 0 2 00 1 0 0 4 00 2 0 0 图 1 延四采区 2 3 0 水平探点实测曲线 兰 4 f ] ‘广 一 l I 图 2 延三采区 2 1 5 水平探点实测曲线 维普资讯 总第 1 1 3期 2 0 0 5年第 9期 西部探矿工程 W ES T CHI NA EXPL0RAT1 0N ENGI NEERI NG s e r i e s NO ． 1 1 3 S e p t ． 2 0 0 5 文章编号 1 0 。 4 5 7 1 6 2 0 0 5 0 9 0 0 7 7 0 3 中图分类号 P 6 3 1 文献标识码 B 国外水文物探技术的新进展 崔秀凌， 李庚阳 湖南核工业地 质局 3 0 1大队， 湖南 衡阳 4 2 1 0 0 3 摘要 重点介绍 了 1 9 9 9年 以后地震 、 电法、 探地雷达发展 的某些主要方 面及发展 趋势。 关键词 水 文物探 ； 研 究； 新进展 近年来 。 水文物探技术 和应用的范 围较广 ， 长期 以来国内刊 物 或书籍 已对国外有关的发展做过一些介绍。为避免重复， 介 绍的重点将置于 1 9 9 9 年后地震 、 电法、 探地雷达发展的某些主要 方面。 1 地震勘探技术 地震方法是目前我国用于水文地质调查的主要物探方法。 地震勘探的方法有近十种 ． 以下仅 对主要的方法 一一反射地震 、 折射地震 、 垂直地震剖面、 三维地震予 以介绍 。 1 ． 1 反射地震 1 ． 1 ． 1 资料采集技术的改进 1 地震共中心点迭加 C MP 的野外资料采集 中， 需要大量 的劳力埋置检波器。为了提高效率， 降低成本， 国外研究出了一 种陆地检波器拖缆 ， 使用万向接头， 可以 自动确定方向。 2 九分量地震数据。地震行业正在考虑应该记录多少数据 分量才能以最低的价格提供岩石／ 流体信息。为了取得地下目标 的最佳图像， 必须首先把地震波分离成几个分量， 以便使 P波、 s v和S h波三种图像中的任何一个， 尽量少受其它两个波形的影 响。可以根据 P 、 S h和 s v 波速度的差异分离波场。 1 ． 1 ． 2 资料处理技术研究 1 地震偏移技术 地震偏移技术是地震资料处理的一种重 要技术， 它的提出和应用已经有二十多年的历史。目前， 通常将 偏移看作逆传播过程。按维数有二维偏移和三维偏移； 按偏移与 迭加的次序有迭前偏移和迭后偏移 按对速度的适应能力有时 间偏移和深度偏移； 按算法有积分法、 有限差分法、 频率波数域法 等 。上述各项的不同组合有二维 迭前深 度偏移 和三维迭后时间 偏移等 。根据不 同的地质条件， 选择适当的偏移方法能取得较好 电阻率差异明显的电性层次， 异常分析视电阻率大于 8 0 0 ti m的 高阻异常为以砂岩为主的岩层电性反映 ， 中段 电 1 点在 A 0极距 2 2 m， 电2点在 A 0 极距 2 6 m处分别出现低阻极值点， 视电阻率 最低值为 1 5 Q m， 尾部 A 0 极距分别在 4 0 m和 4 4 m视 电阻率急剧 上升， 最高值达 8 0 0 ti m以上， 根据曲线异常特征， 中段反映低阻 异常宽大， 解释为采空积水所致， 尾部曲线上升为相对高阻， 解释 穿过采空积水区后为完整岩层高阻电性反映。从电 l电 2 二条 曲线相似， 异常极值点位移距离相差 4 m。 与两测点距离差相等， 的效果。 2 地震资料处理技术的发展 2 o世纪 6 O年代地震技术的 重大突破 ， 在于与采用共 中心点 C MP 方法有 关的多次 覆盖反 射剖面在反射成像和反演方面取得的成功。该技术的目标是从 相关和非相关 多次波 干扰最小的多次覆盖数据模拟一次反射 波的零偏移距剖面。通常将这样模拟的零偏移距剖面称作 C MP 迭加剖面。它的结构包括按 一种“ 宏观 一速度一模 型一独立” 方 法运行的、 以相关性为基础的正常时差 N MO 速度分析。N MO 速度 也被称作 C MP迭加速度 不但可 以用于构组最佳的 C MP 迭加剖面， 而且从根本上来讲， 也可以用于确定当今被称做宏观 速度的模型。一般认为对地震软件技术的另一个具有历史性影 响的发展发生在 2 O世纪 8 O 年代。这即是引人“ 宏观 一速度一模 型一独立” 的倾角时差 D MO 算子， 用 于改进从地震多次役盖反 射资料模拟零偏移距剖面。这样就产生 了当前通常被称作 “ N MO ／ D MO ／ 迭加剖面” 的零偏 移剖面的模拟。为 了改进宏观 速度模型和 N MO ／ D M O／ 迭加剖面， 它的最佳结构一般需要几种 迭代的更新程序。N MO ／ D MO ／ 迭加的大多数应用成果 通常假 设为一维的 被认为是它对宏观速度模拟不敏感所致 。利用这样 简单的假没使 NMO ／ D MO ／ 迭加剖面易发生畸变， 必然造成横向 较强的非均匀性。大多数的地震工作者考虑使用 特别是在横向 非均匀条件下 宏观速度来模拟零偏移剖面， 这样做不但非常困 难， 而且d 三 不 自然。实际上， 可以设计出多种新型的零偏移模拟， 并且能完全成功地得到实现。它 们 与过去传统的 C MP迭 加相 似 ， 在某种意义上 ， 它们完全是按 “ 宏 观一模型 一独立” 的和专用 的“ 以时差和相关性为基础” 的方法在运行。宏观一模型一独立 的反射图像是基础， 这是主要的技术战略思想。 因此判断低阻积水体位于前方， 定量解释积水体距离为 1 4 ． 5 m。 探测解释成果 ， 经过前方抽水后 掘进验证 ． 结 果在 1 5 ． 8 m 见采空 区． 与超前探测解释误差为 8 ． 5 8 。 4 结束语 应用定点源法在矿井中超前探测。 对煤层赋存 、 煤层延深 、 采 空区积水、 地质构造等具有较好的应用效果和应用前景。定点源 法超前探测方法简单， 对所测异常反映规律性强， 定位判断准确。 解释成果可为矿井指导安全生产和提高生产效率。 维普资讯