利用瞬变电磁技术超前探测小窑老空区积水.pdf

2 01 1年第 6期河 北 煤 炭 （ 下转第 56页 ） 利 用 瞬 变电 磁 技术 超 前 探测 小 窑老 空 区 积水 赵立松 （冀中能源邢矿集团公司河北煤炭科学研究院，河北邢台054 000） 摘要巷道瞬变电磁超前探测技术，是一种以巷道迎头为顶点�平面控制范围为一扇形� 空间控制范围为一四棱锥体的空间探测技术，在巷道正前方及侧前方老空水超前探测方面效 果突出� 关键词瞬变电磁；多方位超前；小煤窑 中图分类号P6 31文献标识码B文章编号1007 -1 083（201 1 ）06-0025-01 D i � c� � � i on on � he � ra n� i en� el ec� r oma gne� i cme� hod a d� a nced de� ec� i on � he � ma l lcoa lp i � p ondi ng goa f Z H A O Li -� ong 近年来，大量小煤窑关闭停产，其原有巷道及 采空区积水严重，同时由于小窑生产不规范�地质 图件精确度及可信度低，对相邻大矿生产造成巨大 威胁�所以，对于有相邻小煤窑的矿井而言，做好 巷道掘进前方波及范围内是否存在小窑老空水的超 前探测工作，意义十分巨大� 其中，瞬变电磁超前探测技术，测距大�控制 范围大，技术效果最为突出� 1瞬变电磁多方位超前探测原理 瞬变电磁法（简称 TEM ）是利用不接地回线 或接地线圈向地下发送脉冲电流，以激励探测目标 体感应二次电磁场，脉冲间歇期间，利用线圈或接 地电极观测二次场随时间变化的响应� 低电阻率地质体如老空积水区�砂层富水区� 导水断层�金属矿体等能引起较强且衰减慢的二次 涡流场，而贫水区等高阻体引起的二次场较弱�由 于早期信号反映浅部地电特征，晚期信号反映较深 部地电断面，这样通过记录地下二次瞬变场变化的 情况可以了解不同探测深度内岩层的电阻率变化情 况，达到探水目的� 巷道瞬变电磁多方位超前探测技术，是以巷道 迎头为顶点，平面控制范围为一扇形，空间控制范 围为一四棱锥体的“体探测“技术�探测控制范围 覆盖巷道正前方�侧前方�斜上方�斜下方等多个 方位，能最大限度地探测�查明巷道掘进波及范围 内隐伏突水隐患情况� 2峰峰集团通顺矿业 021201 5 溜子道右侧 小窑积水区探测 2 . 1工作区概况 通顺矿业有限公司主采二叠系下统山西组 2 煤�02 1 2015工作面上部有一处关闭小煤窑，已查 明局部存在积水�由于附近煤层倾角大，浅部小煤 窑采空区与生产地区之间高差大�积水水压大�积 水范围不确定，直接威胁 02 1 201 5溜子道掘进及整 个工作面回采安全� 2011年 2�5月，河北煤炭科学研究院采用自 主研发的瞬变电磁多方位超前探测技术，先后对 021201 5 溜子道正前及右前方进行三次追踪探测， 测距 1 6 0�180 m，取得良好技术效果�探测位置 及成果如图 1所示� 2 . 2第一次探测成果及验证情况 第一次探测，在巷道 52 m 位置进行，平面探 图 1 瞬变电磁超前探测成果 25 2 01 1年第 6期河 北 煤 炭 （ 上接第 25页 ） 测范围为一扇形，包括右 10�到右 7 0�，每隔 10�布置一条测线，每条测线进行顺煤层和煤层下 2 0�的垂向探测� 经瞬变电磁专用软件处理，在小煤窑主下山巷 道右侧圈定一处异常（1 异常区）� 该异常位于 021 201 5溜子道右前方，富水特征 明显，分析为采空区积水反应�而根据小煤窑提供 的图纸，这一位置不存在巷道及采空区� 对此，矿方在 02 1 2015运料巷（溜子道上方） 进行了打钻验证，在接近异常区时，出现岩心破 碎�出水现象，证实了这一结论�累计放出积水 500�6 00 m3� 2 . 3 第二次和第三次探测结果 为进一步查明浅部小煤窑其他地段老空区积水 情况，在巷道掘进 239m 和 36 9m 时，又进行了第 二次�第三次探测� 第二次探测，平面上进行左 6 0�到右 60�的 扇形探测，每隔 1 0�布置一条测线，每条测线进 行顺煤层和煤层上 1 5�的垂向探测�中间 2 异常 区显示为一处低阻异常，该异常区范围大，向外不 封口，低阻特征明显� 第三次探测，平面上进行正前方到右前方 120�的扇形探测，每隔 1 0�布置一条测线，每条 测线进行 30�（顺煤层）�2 0��10�和 0� 的垂向探测�图 1左侧深色部分存在一处低阻异常 区（3 异常区）� 该异常区向外扩展与第二次瞬变异常区连成一 片，构成一处大范围低阻区�分析认为，该异常为 大片小煤窑老空积水区� 针对此异常区，矿方打钻验证，确定此处为空 区范围，且密实程度低，放水约 3000 m3，从而消 除了小煤窑老空水的威胁� 3结语 通过对通顺矿业 021201 5溜子道侧前方小窑积 水老空区的 3次追踪探测，在小窑提供的采掘范围 外成功圈出一处积水区，界定了小煤窑积水区范 围，为 02 1 2015工作面的圈定及后期的回采安全提 供了有力保证� 同时，也充分显示了瞬变电磁超前探测技术， 在巷道前方�侧前方�顶底板等多方位�远距离含 水异常超前探测中的技术优势� 参考文献 [ 1]刘树才，等 .煤矿水文物探技术与应用[ M ].徐州 中国矿业大学出版社，2005. [ 2 ]孙吉益，等.井下瞬变电磁技术在含水陷落柱治理中 的应用[J ].华北科技学院学报，2 009. 作者简介赵立松 （1 9 86 -），男，河北石家庄人，水文 地质助理工程师，冀中能源邢矿集团公司河北煤炭科学研 究院地质物探中心从事技术工作� （收稿日期201 1 -09 -20；编辑毛志国） J / g内�硫和灰分一般是很稳定的，同时系数很 小，引起的误差不大� 3. 2审查煤质化验资料 煤的灰分�全硫�发热量和碳氢指标是煤质分 析最重要�最基础的指标，确保这几个项目的化验 质量，是搞好煤质分析工作的基础，提出的经验公 式较精确地反映了这几个指标间的内在关系，经验 式提供了一个判别这几个项目化验质量优劣的工具 和方法� 审查的具体方法是从煤质化验的实际测试分析 资料中任取 1 0 余个样品的分析结果，按公式用 C� H �S和灰分的分析结果计算出高位发热量，然后 与实际测定值进行比较，根据测值与计算值之间的 差值大小，判断化验质量� 如果 9 0 的样子偏差小于 300 J / g，化验质量 优� 如果 9 0 样品偏差在 4 20 J/ g 内，则化验质量 基本良好� 如果大部样品的偏差大于 4 20 J / g，则可基本 肯定煤的这几个化验项目的测试环节中存在某些质 量问题，应分析原因，找出问题所在，以提高化验 质量� 有几个问题需在应用公式时注意� 第一，高灰�高硫煤的高位发热量计算值与实 测值之间偏差往往比正常煤样大些，其原因是� （ 下转第 58页 ） 56