工作面迎头瞬变电磁法探测及探放水设计.pdf

S e r i a l No． 5 5 4 J u n e ． 2 0 1 5 现代矿业 M0DERN MI NI NG 总 第5 5 4期 2 0 1 5 年 6月第 6期 工作面迎头瞬变 电磁法探测及探放水设计 管 洪 刘 超 姜佩文 1 ． 黔西南州安全生产监督管理局 ； 2 ． 贵州建设职业技术学院 摘要 以贵 州省息烽县某煤矿 1 4 0 6沿煤层 回风巷 为例 ， 通过对该巷道进行 瞬变电磁探测 ， 探明该巷道前方煤体视电阻率较高， 仅有 1处低阻异常区， 表明该区域不存在较大的水体和裂隙 带。根现场据钻孔显示 ， 该区域无大的水体及含水层 ， 仅有 小裂隙存在 少量的裂隙水， 与瞬变电磁 探测成果基本一致， 表明瞬变电磁探测成果较为可靠， 可用于矿井作业点水害预测。 关键词 瞬变电磁 法矿井水害超前探测 我国是世界上煤矿水文地质最为复杂的国家之 一 ，在我国煤矿特别重大事故中， 透水事故以死亡人 数为评价标准 ， 是仅次于瓦斯事故的第 2大事故 ， 死 亡人数约 占事故 总死亡人数 的 1 4 ． 6 ％_ l J 。由于缺 乏详细的矿井水文地质资料 ， 矿井的透水事故大多 发生于巷道掘进和工作面 回采过程 中， 因此在巷道 掘进和工作面回采之前 ， 利用物探技术查 明地下富 水区域及地下岩溶水道 的分布情况 ， 对预 防煤矿透 水事故的发生 ， 具有一定的实际意义 _ 2 j 。 目前 ， 矿井常采用 的物探防治水方法主要有电 磁波透射仪 、 音频透视仪 、 矿井瞬变 电磁法 、 地震波 法和矿井地质雷达法等 ， 矿井 瞬变 电磁法具 有勘 探深度大 、 抗干扰能力强 、 横 向分辨率高、 施工效率 高等优点 ， 被广泛应用于矿产勘查及水文 、 工程勘察 等领域 。以贵州省息烽县某煤矿 1 4 0 6沿煤层 回风 巷为例 ， 深入探讨 了瞬变 电磁法在煤矿防治水方 面 的应用 。 1 瞬变电磁探 测 1 ． 1 地球物理条件 由地层 电性分布规律知 ， 煤层 电阻率相对较高 ， 砂岩次之 ， 黏土岩类最低 。在原生地层状态下地层 的电性在纵 向上是变化 的， 而在横 向上则是单一的。 由于水是导体 ， 在断层、 裂隙、 陷落柱等地质构造 的 作用下使岩层含水时 ， 岩层的电阻率降低 ， 并随着其 含水率的增加而减小； 如果不含水， 岩层处于断开状 态 ， 局部电阻值便会增大， 从而打破原始地层在纵 向 和横 向上的电性变化规律 ， 这就为以岩石导电性差 管洪 1 9 8 6 一 ， 男 ， 助理工程师 ， 5 6 2 4 0 0贵州省黔西南 州兴义 异为物理基础的矿井瞬变电磁法探测提供 了良好的 地质条件 。 1 ． 2 探测装置 目前 ， 煤矿采 区水文勘探 中常用的瞬变电磁法 主要装置有 重叠 回线、 中心 回线及大 回线定 源 5 ] 。 重叠回线的接收线框边长与发射线框一致 ， 接发距 为 0的组合 ， 该装置形式与地质探测对象有最佳耦 合 ； 中心 回线为重叠 回线 的改进形式 ； 大回线定源是 采区瞬变 电磁法常用 的一种装置 ， 发射 回线采用边 长为数百米的矩形回线 ， 在回线内外侧布置测线 ， 采 用小型线圈或探头沿测线进行观测 。 1 ． 3探测方法 瞬变 电磁法在煤矿井下巷道内施工时 ， 测点间 距一般为 2～1 0 m。在探测过程 中， 通过调整发射 线框与煤层底板间的夹角 ， 来探测煤层 内含水构造 异常体在纵向和横向的发育规律。在探测分析过程 中， 可以根据 T E M视电阻率扇形图， 结合矿井水文 地质资料 ， 确定超前工作面横向、 水平深度和纵 向深 度上的电性变化规律 。在巷道掘进前或工作面 回采 之前 ， 可通过现有 的巷道对相邻工作面未掘巷道实 施侧向探测 ， 确定含水异常体的孕育范围， 为巷道掘 进或工作 面回采中防、 探水工作提供依据 引。 2 应 用实例 2 ． 1 工 程概 况 贵州省息烽县某煤矿水文地质条件 中等 ， 矿井 正常涌水量为 3 0 m ／ h ， 最大涌水量为 5 0 m ／ h 。矿 区内无大的断层， 局部出露季节性泉水 ， 对矿床充水 作用甚微。区内老窖和小煤矿分布广泛， 且开采历 史悠久 ， 大部分 已被关闭。老窖采空 冒落造成地表 9 5