麻家梁煤矿掘进巷道超前探测效果研究.pdf

麻 家 梁 煤 矿 掘 进 巷 道 超 前 探 澳 fJ 效 果 研究 代生福 董毅。 1 ． 同煤浙能麻家梁煤业有限责任公司， 山西 朔州 0 3 6 0 0 0； 2 ． 西安科技大学 地质与环境学院， 陕西 西安 7 1 0 0 5 4 摘要 矿井超前探测在麻家梁煤矿掘进巷道安全开采中作用突出， 是该矿防治水措施制定的关键。本文通过对矿 井直流电法和矿井瞬变电磁法超前探的原理与施工方式进行介绍 ， 再结合这两种方法在麻家梁掘进巷道超前探测实例， 对其探测效果进行分析研究。结果表明 这两种超前探测方法在麻家梁矿井掘进巷道中的应用效果良好。 关键词 矿井直流电法； 矿井瞬变电磁法； 掘进巷道 ； 超前探测 中图分类号 F 4 0 6 ． 3 ； T D1 7 5 ． 4 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 8 0 1 5 5 2 0 1 6 1 0 0 0 8 9 0 3 煤矿巷道超前探测在煤矿掘进突水预测预报 中应用广泛 ， 其探测的准确性 直接影响到煤矿 的 安全生产与成本 。其中直流电法和瞬变电磁法 是预测巷道掘进前方地质条件的常用有效超前探 测手段 。前者有异 常响应强 ， 抗干扰能力好 的特 点， 特别是“ 三电源” 装置， 采用交汇技术降低了解 译的多解 性， 明确 了探测位置及方 向。后者施工 效率高， 可多角度多方位探测， 具有分辨能力高的 优势_ 2 J 。本文基于这两种物理超前探测方法 ， 对 麻 家梁煤矿掘进巷道超前探测效果进行研究。 1矿 井电法超前探测技术 1 ． 1矿 井 直流 电法 矿井直流电法超前探测技术通过供电电极在 全空间建立稳定的电场， 岩矿石和水体电阻率的 差异会影响电场分布， 根据球对称原理， 在等势场 中巷道内部 与掘进 工作面 前方等 距离处 电性相 同， 按照一定 的电极距 逐点在巷道 中移 动供 电 电 极， 便可观测掘进工作面前方一定距离范围内的 电性变化特征 。“ 三点源法” 利用三点交汇技术可 叠加到工作面前方 同一点 ， 采取一定 的数据 处理 手段提高探测质量。施工装置见图 1 记录点为 M N中点 O点， B极为无穷远 。 lz 图 1 井下超前探测 施工装置示意图 1 ． 2矿 井瞬 变 电磁 法 矿井瞬变电磁超前探测， 是利用不接地回线 或接地线源向巷道掘进工作面前方发射一次脉冲 电磁场， 导电岩矿体受激发产生感应电流。断电 后 ， 感应电流由于热损耗而随时间衰减 ， 地质体导 电性的强弱会影 响二 次涡流场 大小 与衰减 的速 度。若岩石裂隙发育且富水 ， 导电性好 ， 则二次场 衰减速度慢； 反之， 衰减速度快。利用不接地或接 地线圈观测断电后各个时间段的二次场随时间变 化规律 ， 可得到不同深度的地 电特征， 实现瞬变超 前探测解决地质问题的目的。 矿井瞬变 电磁施工 时， 一般采用重叠 回线装 置， 由于井下空间有限， 回线边长一般不超过 2 m， 采用多匝方式增大面积 ， 提高信噪比。施工时从 迎头左帮开始 ， 将发射 、 接收线框的法线方向垂直 于左帮探测。然后将线框在水 平面内旋 转 ， 使其 法线分另 U 与左帮成 6 7 ． 5 。 、 4 5 。 、 2 2 ． 5 。 和 0 。 探测 ， 再 按照测点的布设， 直至右帮， 依次完成所有点的探 测， 一般共计布设 1 1 个测点。经过资料分析处 理 ， 形成 3幅超前探测的视 电阻率值断面图， 这样 可得出顶底板及顺层方 向岩层纵深和平面各方 向 的富水性信息。施工时线框摆设如图 2所示。 图 2 井下施工线框摆放角度示意图 1 ． 3地球物 理特 征 不同岩性地层具有电性差异， 地层未受扰动 时， 沉积岩电阻率表现为横向上较为均一， 垂向上 呈现一定的变化规律。当局部地质构造发育， 例 如发育有断层和裂隙带等， 未充含水时， 表现为高 阻； 一旦裂隙或者破碎带充含水， 即相当局部出现 有明显的含水构造时， 则表现为导电性良好， 电阻 率值变低。因此， 无论构造发育带是否含水， 在纵 向与横向上都打破了原有电性的固有变化规律。 这便为以导电性差异、 电性感应差异作为前提的 收稿日期 2 0 1 6 0 41 2 作者简介 代生福 1 9 6 6一 ， 男， 山西大同人， 现任麻家梁煤矿总工程师 ， 主要从事煤矿生产及管理工作。 8 9