窥视测井技术在掘进工作面超前探测中的应用.pdf

文章编号院1008-3731渊2019冤04-0081-03 Application of Video Peep and Logging Technology for Advanced Detection in Driving Face WU Jun-feng 渊Institute of Technology Research,Huozhou Coal Group institute of Technology袁Huozhou ,Shanxi,031400冤 Abstract According to the “detailed rules for the prevention and control of water in coal mines“, water control work shall be carried out if there is any doubt,a large number of advanced detection boreholes have been con鄄 structed on the tunneling face of each mine.However, the lithology inside the hole and the condition of water out鄄 let still depend on the return of water and slag from the drilling hole to make a general judgment袁Failure to fully collect hydrogeological ination of the borehole,Less guidance on actual production.Take xinzhi coal mine 10- 430b working face as an example袁The YCJ90/360 borehole logging analyzer is adopted袁Collected the bore tra鄄 jectory, lithologic logging curve and fracture zone in holes and water point video images袁Through the analysis to verify accurately ascertain the reason for water drilling trajectory deflection wear into the adjacent goaf.The re鄄 sults show that peep logging technology can accurately understand the hydrogeological ination of borehole.To guide the analysis of mine water outlet causes,It has great application value in advance detection of tunneling face. Key words院advanced detection曰peep曰drill path曰logging curve曰hydrogeological ination CLC number TD679Document identification codeB 窥视测井技术在掘进工作面超前探测中的应用 武俊峰 渊霍州煤电集团有限责任公司 技术研究院袁山西 霍州 031400冤 摘要院按照叶煤矿防治水细则曳野有疑必探冶防治水工作要求袁各矿井掘进工作面均施工了大量超 前探测钻孔袁但对孔内岩性尧出水情况仍依靠钻孔返水尧返渣进行大略判断袁未能全面收集钻孔水 文地质信息袁对实际生产指导性不强遥 以辛置煤矿 10-430B 工作面超前探测钻孔出水为例袁利用 YCJ90/360 型矿用钻孔测井分析仪采集了钻孔施工轨迹尧岩性测井曲线尧孔内破碎带及出水点视 频图像袁通过分析验证准确判明出水原因为钻孔轨迹偏斜穿入了邻近采空区遥结果表明窥视测井 技术能够准确了解钻孔水文地质信息袁指导矿井进行出水原因分析袁在掘进工作面超前探测中具 有较大的应用价值遥 关键词院超前探测曰窥视曰钻孔轨迹曰测井曲线曰水文地质信息 中图分类号院TD679文献标志码院B 煤炭科技 悦韵粤蕴 杂悦陨耘晕悦耘 驭 栽耘悦匀晕韵蕴韵郧再 酝粤郧粤在陨晕耘 圆园员9 年第 4 期 晕燥援 4圆园员981 按照叶煤矿防治水细则曳野有疑必探冶防治水工 作要求袁各矿井掘进工作面均施工了大量超前探测 钻孔袁但对孔内岩性尧出水情况仍依靠钻孔返水尧返 渣进行大略判断袁 未能全面收集钻孔水文地质信 息袁对实际生产指导性不强遥 目前主要采用窥视成 图咱1 - 2暂尧测井曲线咱3 - 4暂分析判断钻孔内岩性情况袁但 需要开展多次探测遥 而 YCJ90/360 型矿用钻孔测井 分析仪咱5暂是结合轨迹探测尧窥视成图尧自然伽玛测井 于一体的探测设备遥 现以辛置煤矿 10-430B 工作面 超前探测钻孔为例袁介绍窥视测井技术在掘进工作 面超前探测中的应用遥 1工作面概况 辛置煤矿 10-430B 工作面开采 10 煤袁 运输巷 沿 10 煤顶板掘进袁煤层厚度 2. 35 2.75 m袁平均厚 度 2. 6 m遥 工作面整体为一背斜构造袁中部高袁两翼 低袁 倾角 2毅 9毅袁 平均 4毅遥 10-430B2 巷设计长度 875 m袁设计标高416 443 m袁已掘进 616 m袁迎 头顶板标高约429 m遥 该工作面南部为南王村尧双 头垣村保安煤柱袁 北部为 10-428B 已回采工作面袁 西部为 10-428A 回采工作面袁东部临近水沟村保护 煤柱遥 2水文地质情况 10-430B2 工作面顶板含水层主要为太原组 K2 灰岩含水层袁该含水层为深灰色石灰岩袁夹有燧石 条带袁溶洞发育袁平均厚度 8. 2 m遥 工作面与 K2 灰 岩含水层的层间距约 3. 1 m袁 掘进过程中施工锚索 即对顶板含水层进行疏放袁正常涌水量 3 m3/h袁对掘 进影响较小遥 底板含水层主要为奥陶系灰岩含水 层袁该含水层平均水位标高505 m袁工作面带压 0. 62 0. 89 MPa袁工作面距下伏奥灰顶面平均间距 32 m袁突水系数 0. 019 0. 028 MPa/m袁正常区段受 奥灰影响较小袁构造发育区段存在底板奥灰水导入 工作面的可能性遥 10-430B2 工作面北部邻近 10-428B 已回采工 作面遥10-428B 工作面开采时存在顶板淋头水袁预计 积水标高429 m袁积水面积 46 194 m2袁积水量 36 031 m3遥 10-430B2 巷与积水区留设 30 m 保护煤 柱袁工作面示意如图 1 所示遥 3超前探测情况 10-430B2 巷超前探测执行野物探先行尧钻探跟 进冶的探放水方式遥 物探采用瞬变电磁对顺层及顶 底板进行超前探测袁然后根据物探情况设计钻探验 证孔遥 工作面掘进至 46 号点前 14 m 开展了第八次 瞬变电磁超前探测袁物探成果显示在巷道左前方 30 100 m 区域存在一处低阻异常区遥 根据相邻 10- 428B 工作面开采情况判断为迎头小型断裂构造或 采空积水区影响咱6暂遥 图 110-430B2 掘进工作面示意 图 210-430B2 工作面物探成果 矿井根据物探异常情况设计施工钻探验证孔遥 1 号钻孔设计方位 73毅袁倾角-3毅袁在距巷道底板 1. 4 m 处开孔遥 实际施工 71. 5 m袁孔内返渣基本为黑色 煤渣袁至 71. 5 m 时返水量明显增加袁测算水量约 40 m3/h遥仅依据钻探资料无法判断 71. 5 m 处为揭露断 层导水或钻孔偏移穿入邻近 10-428B 工作面造成 出水遥 4窥视测井探测 采用 YCJ90/360 型矿用钻孔测井分析仪对该钻 孔进行探测袁形成了窥视视频尧测井曲线尧钻孔测斜 成果[7]遥 4.1窥视钻孔 对窥视视频揭露异常情况进行截图如图 3 所 示遥 从视频图像可以判断 28 m 处孔壁全煤袁 存在 破碎坍塌曰43 m 处存在泥岩破碎带袁 钻探过程中该 处未出水袁 视频图像也未看到出水点曰71. 5 m 处煤 层产状正常袁不存在断层袁但有明显涌水空洞袁可看 到水流携带煤泥浮渣涌出遥 4.2测井分析 根据视频图像及形成的测井曲线分析钻孔柱 圆园员9 年第 4 期煤炭科技 82 状示意如图 4 所示遥 28 m 处孔壁破碎坍塌 43 m 处泥岩破碎带 71. 5 m 处进入采空积水区 图 3窥视钻孔典型图像截图 图 41 号钻孔柱状示意 结合视频图像尧测井曲线和邻近工作面采掘揭 露情况分析袁1 号钻孔 27. 6 29. 2 m袁 孔壁存在破 碎坍塌曰42. 1 43. 4 m 为泥岩破碎带袁判断受 H 1. 2 m 断层影响袁破碎带处不出水袁为不导水断层曰 43. 4 71. 5 m 处存在明显涌水空洞袁 且水流携带 煤泥浮渣袁判断钻孔偏斜进入 10-428B 工作面采空 区遥 4.3钻孔测斜成果判断 根据实测轨迹袁该钻孔在平面位置上向左偏移 23. 7 m袁剖面位置向下偏移 0. 48 m袁将平面轨迹绘 至采掘工程平面图上袁 终孔位置已进入 10-428B1 巷遥 实测钻孔轨迹袁如图 5 所示遥 图 51 号钻孔测斜轨迹平剖面 综合窥视视频尧测井曲线尧钻孔测斜成果判断袁 1 号钻孔在 42. 1 m 处揭露 H 1. 2 m 断层袁42. 1 43. 4 m 进入断层破碎带袁破碎带处不出水曰在 71. 5 m 处煤层产状正常袁不存在断层袁有明显涌水空洞袁 钻孔进入 10-428B1 巷袁 造成 10-428B 工作面采空 积水涌出遥 5水质对比情况 采集出水点水样进行水质化验袁与巷道较低点 时顶板淋水水质进行对比分析袁两次水样主要离子 含量如表 1 所列遥 1 号钻孔出水处水样总矿化度明显高于巷道较 低点处顶板淋水袁 呈现出弱水动力环境的特点袁且 硫酸根离子含量高于正常淋水段袁pH 值偏酸性袁进 一步验证了出水水质为采空区积水遥 6结语 渊1冤 利用 YCJ90/360 型矿用钻孔测井分析仪能 准确掌握钻孔轨迹尧孔内破碎带位置尧出水点情况 等水文地质信息袁判明出水原因为揭露采空区出水 而非断层构造导水遥 渊2冤 井下钻孔往往不取芯袁 即使取芯也受取芯 率的限制袁不能准确判断岩性尧层厚尧裂隙情况袁窥 视测井技术可作为钻探的辅助手段验证钻孔轨迹袁 识别孔内岩性尧层厚尧判断见空及出水情况袁在掘进 工作面超前探测中具有较大的应用价值遥 武俊峰院窥视测井技术在掘进工作面超前探测中的应用圆园员9 年第 4 期 83 参考文献院 [员]徐莉军.钻孔成像仪在掘进工作面的应用[J].机械管理开发 2018,277120 - 121. 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[7]石启杭.煤矿深部复杂条件巷道支护技术选择[J].煤炭科技袁2018 渊4冤院67 - 69. 渊收稿日期院2019-04-15冤 采集地点 总矿化度 /渊mg 窑 l-1 pH 值 阳离子阴离子 水质类型 钾钠离子 /渊mg 窑 l-1 钙离子 /渊mg 窑 l-1 镁离子 /渊mg 窑 l-1 硫酸根 /渊mg 窑 l-1 氯离子 /渊mg 窑 l-1 碳酸氢根 /渊mg 窑 l-1 10-430B2 巷 30 号点 前 12 m渊巷道较低点冤 681. 557. 4922. 44130. 2525. 57259. 29. 24234. 85SO4HCO3-CaMg 10-430B2 巷 46 号点 前 10 m渊1 号钻孔出水 位置冤 1 553. 016. 4965. 19235. 5789. 52587. 6420. 86554. 23SO4HCO3-CaMg 表 110-430B2 巷出水点水质情况 作者简介院武俊峰渊1987要冤袁男袁山西忻州人袁 2011 年 毕业于河北工程大学资源勘查工程专业袁 霍州煤电集团有 限责任公司技术研究院工程师遥 渊上接第 54 页冤 4结语 窄小煤柱支护技术在大水头煤矿得以成功应 用袁 历经 20 多个窄小煤柱掘进工作面的使用和改 进袁窄小煤柱支护技术趋于成熟遥 从 2001 年至 2016 年大水头煤矿共回采窄小煤柱工作面 20 个 渊东一 采区 5 个尧东二采区 9 个尧中一采区 3 个尧中二采区 2 个工作面冤遥 煤柱由原来的 20 耀 30 m,逐渐缩小为 现在的 5 m 左右袁 共有效回收煤炭资源 70 万 t 以 上袁创造直接经济效益约 1. 4 亿元遥 窄小煤柱支护 技术的实施应用为大水头煤矿创造了可观的经济 效益袁同时也为矿井锚网支护技术的发展奠定了基 础袁更为矿井安全生产提供了有力保障遥 参考文献院 [员]温克珩. 窄小煤柱护巷的矿压显现规律及其支护技术研究[D]. 西安西安科技大学,2005. [2]刘德成.突出矿井薄煤柱沿空掘巷瓦斯赋存规律及瓦斯防治技 术研究[J].煤炭科技,2018320 - 21,28. [3]孙龙琦, 李阳, 赵龙龙. 复合顶板中厚煤层沿空掘巷煤柱宽度 研究[J]. 陕西煤炭, 2014, 33420 - 22. 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