应用物探技术超前探测水文异常的实践.pdf

第 1 O卷 第 2期 总第6 3期 2 0 0 5年 4月 煤 矿 开 采 C o a l Mi n i n g T e c h n o l o g y V o 1 ． 1 0 N o ． 2 S e ri e s N o ． 6 3 April 2 005 ●盈疆虱固 应 用物探技 术超前探 测水文异常的实践 孙长龙 ，王陆生，方佩，孟祥领 皖北煤电集团 任楼煤矿，安徽 淮北 2 3 5 1 2 3 [ 摘要】 通过物探探查 7 2 1 8机巷隐伏导水 陷落柱的范围，并用钻探进 行验证，为矿井超前探 查水文异常和防治水提供 了一条行之有效的技术途径。 [ 关键词】 物探 ；钻探；水文异常 ；陷落柱 [ 中图分类号 】T D1 6 3 [ 文献标识码】B [ 文章编号】1 0 0 6 - 6 2 2 5 2 0 0 5 0 2 - 0 0 2 0 4 3 2 Pr a c t i c e o f ahe a d pr os pe c t i ng hy dr o- a bno r mi t y u s i ng g e o phy s i c ai pr os p e c t i n g t e c hn o l og y 任楼煤矿设计产量为 1 ． 5 M t／ a ，2 0 0 1 年实际产 量达 2 ． 1 0 6 M t 。1 9 9 6年 3月 4日，矿井首采工作面 7 2 2发生 了由隐伏导水陷落柱引起奥灰 突水 ，瞬 时 突水量达 3 4 5 7 0 m ／ h，不 到 1 0 h ，矿 井被 淹 ，造 成了 3 ． 5 亿元的重大经济损失。治水复矿后利用物 探 技术超前探 测水文异常 ，经过几年 的实践渐趋成 熟 ，在矿井 安全生产 中发挥 了重要作用 。 1 矿 井水 文地质条件 任楼井 田位于淮北 临涣矿区童亭背斜的倾伏 端。煤系地层属二叠系山西组和石盒子组 ，其上由 厚 达 2 2 0～2 8 0 m 的新 生 界松 散层 所 覆 盖 。对 开采 有影响 的含 水层 有 4个 新 生 界 底 部 第 四含 水 层 组 、二叠系砂岩裂隙含水层 组 、太原统薄层 灰岩含水 层 组 和底 部 奥灰 岩溶 含 水 层 组 。 新生界底 部第 四含水 层 简 称 四含 ，直接 覆 盖于 基岩之 上 ，对矿井 正常涌水有一定 的补给 ，但 由于 其本身含水性弱且顶部被厚度为 5 1 ． 91 4 8 ． 8 m的 隔水层所覆盖，阻断 了与其上部含水层的水力联 系。而奥灰隐伏导水陷落柱的存在 ，使得矿井水文 地质变得 十分复杂 见图 1 。 图 1 水文地质剖面 Q Q2 Q Q 3 l 5 7 8 C3 02 2 探测 区概况 1 9 9 9年 l 0月 1 2 日夜 班 ，7 l 8机 巷 掘进 至 j 测点前 2 1 I n 总长 8 7 m 时 ，巷道 上 帮 出现淋 水 ， 继续 向前掘进 2 m，迎 头 向后约 1 0 m段 巷道 压力 变 大。自j 点前 2 1 m至j 点后 9 m，共 3 0 m段出现大 面积淋水 ，其 中前 1 2 m段淋滴水分布于巷道上帮 及 中部 ，后 1 2 m 段 集 中在巷 道 下 帮 。集 中 出水点 有两处 ，即 j 点后 5 7 m巷道下帮和 j 点前 9 1 0 m巷道 中部 。初 始 水 量 35 m ／ h，水 温 3 1 ℃。 综合水量、水温 、水质等资料分析突水水源为灰岩 水 ，并立 即采 取措 施 封堵 了 7 l 8机 巷 。为 了彻 底 治理水害 ，查清水 文地 质异常 范围 ，拟定 了物探先 行 、钻探验证的综合勘查方案。 3物探结 果分 析 根据勘查方 案 ，首先 利用三维地震 、地面 电法 等 物探手段对 7 1 8机巷 范围进行 了探测 。 3 ． 1三维地 震 据 资料 显 示 在 7 2 1 8机 巷 下 方 ，出 现 5 ，7，8 煤反射波有明显错断现象 ，错断的反射波略向下弯 曲 ，深部地层 反射波也 有明显错 断 ，异常平 面范围 长 9 0 m、宽 4 0 m 左 右 。另 外 ，在 7 1 8机巷 突 水点 东北方向，也存在基岩反射波紊乱 、连续性明显变 差 ，振幅强度变化的地段 。初步分析这两处异常可 能是突水构造 的异常显示 。 3 ． 2 地 面 电法 据资料显示在 7 1 8 机巷下方 8 煤下 5 0 m及太 一 灰 、四 灰 存 在 含 水 异 常 显 示 ，异 常 距 机 巷 约 5 0 m，深部 向下延深 ，据 分析 该异 常 可能是 突 水构 【 收稿 日期】2 0 0 4 0 9 0 9 [ 作者简介】孙长龙 1 9 7 2一 ，男 ，安徽滁州人 ，助理工程师，1 9 9 4年毕业于江苏徐州煤炭工业学校 ，现从事矿井地质基础工作。 维普资讯 孙长龙等应用物探技术超前探测水文异常的实践 2 0 0 5年第 2期 造 的位 置 。 3 ． 3无线 电波透视 法 利用 WI K D型无线 电波透 视仪 探查 ，在 7 1 8 机巷 上 方 显 示 出 一 北 东 方 向 ，长 轴 7 0 m，短 轴 3 0 m，呈不规则 椭 圆形 的异 常区 。 3 ． 4井下直 流 电法 利用音频电透视进行侧 向探 测，从机巷 上方 1 0 m处开始 有一异常 区 ，异常幅度达 一1 0 0 m以上 ， 推断该处为一导水构造 。 3 ． 5 井下瞬变 电磁 法 利 用澳大利亚产 S I R O T E M3型瞬变 电磁仪 进行 侧 帮探 测 ，在 7 l 8机巷 上方 距 中一辅 助 轨 道下 山 北侧有一上宽 4 0～ 6 0 m 、下宽 2 5～6 0 m的 低电阻异常区，异常距中一辅轨下山北侧 ，深度大 于 4 5 m，推断 为一强含 水异常体 陷落柱 。 物探结果 见图 2 。 图2 物探结果 综合以上几种物探成果分析可知 在 7 l 8机 巷和风巷之间，靠近中一辅助轨道下山北侧，位于 机巷上方 1 0 m，轨道下山北侧 4 5 m，存在隐伏导水 陷落柱 。 4钻探探测验证 及结果分 析 先施 工 井下 探查 孔 4个 ，累计 进尺 5 4 0 m，查 明导水构造为近似椭圆形陷落柱且控制 了其东西边 界 ，又施工地面探查注浆孔 6个及其 4个分支孔 ， 控制 了其南北边界 ，圈定陷落柱的发育范围并进行 有效 的注浆治理 工 作 ；后 期施 工 4个井 下 检查 孔 ， 进一步验证陷落柱的位置 、形态、发育高度、治理 效果。钻探注浆治理工程进展迅速有效 ，堵水效果 明显 ，充分验证 了物探资 料的准确性 。 对比物探 、钻探成果资料可知 地面三维地震 及电法资料显示异常位置与实际位置有一定距离， 推测 可能受 上部 地层过厚 大于 5 5 0 m影 响所 致 ；而井下 直流电法 、瞬变电磁法 、无线电波透 视 法 3种资料具有相似性 和同一性 ，与实际位置相 符，准确率高。与钻探相比，即节约了资金又缩短 了治理工期 ，为企业创造了巨大的社会效益和经济 效益 。 5结束语 任楼煤矿 已形成 了先地 面后 井下 ，由面至点 的 物探 先行 、钻探 验证 的探 测 水文 异 常 的工作 体 系 ， 为矿井防治水工作提供了有力的保障。 【 责 任 编辑 文学 宽 】 ’ ’ ’ ’ “’ ” 。 ’”’”’ “’ ”’ “ ’’ ’’”’’ 。 ’”’“ ’“ ’“’“’。 ”’ ’ ’ ’ ’’ ’“’” ’“’” ’“’” ’“’”’ 2 0 0 4年煤炭经济运行 中主要 问题 ； i 1 部分煤矿存 在超能 力生产 现 象据 各省 统计 ，国有重 点煤矿 生产 能力 7 3 4 ． 2 1 M t ／ a ， 1 1 8 4 ． 9 5 M t ，超产 2 5 ％。在 1 0 3 个矿务局 集团公司、矿中，有 7 7个矿务局 集团公司、矿 超生产能力5 0 ％以上的矿务局 集团公司、 矿有 1 3 个。超能力生产不仅给煤矿矿区、矿井 ；难 ，而且给煤矿留下了严重的安全生产隐患，是煤矿事故多发原因之一。 ’’ 。 ．。 ”’“ ” ” ● ● ● 2 0 0 4年 超能 力生 产 超能力生产。其中， ● 和 工作面接续造成困 2 煤炭社会库存不足2 0 0 4年底煤炭社会库存约 l O O M t ，主要煤炭用户直供电网电厂煤 炭库存不到 l 0天 ， 分用户煤炭库严重不足 。煤炭社会库存不足 既有煤矿产量供应不足问题 ，又有煤炭运输能力不足问题 。 3 原 中 央 财 政 煤 炭 企 业 经 营 状 况 没 有 根 本 好 转 2 o o 4 年 原 中 央 财 政 煤 炭 企 业 盈 利 增 加 ， 职 工 工 资 增 加 ， 安全生产欠账有所补还 ，但盈利增加是在职II资低水平、存在安全欠账 的情况 下实现的 ，煤款拖欠高达 1 5 7亿元 ，； i还拖欠在职职工工资近 2 5亿元，拖欠下岗职工基本生活费，拖欠离退休金，部分职工生活和住房等还相当困难，影 响 到 矿 区 稳 定 。 4 煤 矿 安 全 生 产 形 势 严 峻 2 0 o 4 ， 全 国 煤 矿 伤 亡 事 故 总 量 和 死 亡 人 数 仍 然 较 多 ， 特 别 是 特 大 和 特 别 重 大 事 ；故时有发生，尚未得到有效控制，造成很大社会影响。 l． ◆ ◆ | _ _ ～ ◆| _ 。 ◆_ ⋯ ◆， l ◆ l ◆ ． 1“ ◆ H m ◆ ‘ Ⅲ ● ◆ ● m● ◆。 - ， ◆ ． 1 ◆． ●m l ◆ _ ◆ H ◆ ． 1 ． ◆l m ◆ ● m● ⋯● ． 1- _ ◆ 。 ◆ _ - l ◆| _ ． ◆ _ ～ ◆ 卅 ◆ - m ◆ h ◆ ， ◆ l I ● l l ● ⋯● 川 ● ● m◆m● 21 维普资讯