直流电法超前探测技术在长春兴煤矿巷道掘进中的应用.pdf

2 0 l 5 年第 1 0 期 蠛蕉 舛技 1 3 3 直流电法超前探测技术在长春兴煤矿 巷道掘进 中的应用 李 军 1 ． 汇永控股集团有限公司，北京 1 0 0 1 9 5 ； 2 ． 山西煤炭进 出口集团有限公司左云长春兴煤业有限公司，山西 太原0 3 0 0 0 0 摘要为 了准确探测巷道掘进前方水文地质情况 ，长春兴煤矿将直流电法超前探测技 术应用到煤矿巷道的施工当中。通过实 践，直流电法超前探 测技术能够成功的预测预报掘进前方水情水害，可以有效地指导井下超前钻探 工作 ，探 测成果与实际揭露 情况基本吻合 ， 表明直流电法超前探测技术探查掘进头前方水文地质异常准确度较 高， 为煤矿安全掘进 、 安全生产提供有力保障。 关键词直流电法超前探测水文地质异常解释 中图分类号P 6 3 1 ． 3 2 3 文献标识码B d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 5 - 2 8 0 1 ． 2 0 1 5 ． 1 0 ． 0 6 2 Th e DC e l e c t r i c me t h o d a pp l i e d t o t he c o ns t r u c t i o n o f c o a l mi l l e t u nn e l o f Ch a n g c hu n 3 ring c o a l mi n e Li J u n 1 ． Hu i y o n g H o l d i n g Gr o u p C o ． ， L t d ． ， B e i j i n g 1 0 0 1 9 5 ； 2 ． S h a n x i C o a l I MP ． ＆ E X P ． G r o u p Z u o y u n C h a n g c h u n x i n g C o ． ， L t d ． ， S h a n x i T a i y u a n 0 3 0 0 0 0 Ab s t r a c t I n o r d e r t o a c c u r a t e l y d e t e c t T u n n e l i n g f r o n t h y d r o g e o l o g i c a l s i t u a t i o n ， C h a n g c h u n Xi n g c o a l mi n e a p p l i e d t h e DC Ad v a n c e d De t e c t i o n t e c h n o l o g y t o the c o n s t r u c t i o n o f c o a l mi n e t u n n e 1 ． t h r o u g h t h e p r a c t i c e ， t h e DC e l e c t r i c me t h o d c a n f o r e c a s t t h e h y d r o g e o l o g i c a l s i tua t i o n a h e a d s u c c e s s f ul l y , C an e ffe c t i v e l y g ui d e d o wn h o l e d r i l l i n g a h e a d ， the d e t e c t i o n r e s u l t s i S c o n s i s t e n t wi t h t h e a c t u a l d i s c l o s u r e s i tua t i o n． i n d i c a t i n g t h e DC a d v a n c e d d e t e c t i o n t e c h n i q u e t o p r o b e t h e h y d r o g e o l o g i c a l a b n o r ma l d r i v i n g f a c e a h e a d wi t h h i g h e r a c c u r a c y ,p r o v i d i n g． t h i s me t h o d p r o v i d e s e ffe c t i v e p r o t e c t i o n t o t h e c o a l mi n e s a f e t y p r o d u c e ． Ke y wo r d s DC e l e c t r i c m e th o d a d v a n c e d e t e c t i o n h y d r o g e o l o g y an o ma l y i n t e r p r e t a t i o n 在煤矿生产中，特别是巷道掘进时，若前方隔 水层厚度较薄或存在含导水构造、未知小窑时，可 能会引起煤矿突水事故，严重影响着煤矿安全生产。 在巷道掘进前，如果能够及时对迎头前方水文地质 情况进行探查，进而采取有效的疏水降压措施 ，才 能有效预防水害的发生。 目前应用于掘进头超前探 测的物探中，矿井直流电法超前探测技术是相对成 熟且应用效果较好的一种，在各大矿区水害探测中 得到了广泛的应用 。 1 直流电法超前探测理论 1 ． 1 探 测原 理 直流电法超前探测是研究掘进头前方地层变化 规律、预测掘进头前方含水导水构造的分布发育情 收稿 日期2 0 1 5 0 5 0 8 作者简介李军 1 9 8 0一 ，男，湖北荆州人，毕业于中国地质 大学 ，获得硕士学位 ，地质矿产工程师 ，现在汇永控股集 团公 司 生产部从事煤矿地质管理工作。 况的一种井下电法探测技术。该技术以岩石的电性 差异为基础，在全空间条件下建成 ，使用全空间电 场理论处理和解释有关矿井地质问题。 图 1 为三极超前探点电源电位及电力线分布示 意图。其中A、B为发射电极，M、N为测量电极。 B极 无穷远极 到M、 N的距离远远大于 A到M、 N的距离 ，B极对巷道内测量电极处电场分布的影 响可以忽略不计，因此测量电极处的电场分布可看 成仅由A极作为场源的点电源的电场分布。由于供 电电极位于巷道内，其电场呈全空间分布。 ， ，一 、 图 1 均 匀全 空间点 电源场分布特征切片 图 当巷道掘进前方存在地质异常时，如图 2 所示。 堵头一定范围内某位置的异常会使测量电位差曲线 2 0 1 5 年第 l O 期 堪晨 斜技 1 3 7 4 地表裂缝 回填施工工艺 为了更好地对地表裂隙进行有效的回填处理 ， 防范雨季山洪通过地表裂隙灌入井下，采用地表黄 土用于裂隙回填。 4 ． 1 裂隙回填分区划分 根据 就 地取 材 ，方便 实 用 的原 则 ，对 3 1 0 1 工 作面地表裂隙进行区分回填。 1 位于山坡及 山顶处的裂 隙，由于洪水不 会聚集，可以就地取用地表黄土进行简单分层回填、 用木桩夯实。 2 位于沟谷处的裂隙，洪水容易聚集于此， 对裂隙回填的密实性要求较高 ，根据沟谷处的表土 颗粒的实验结果，沟谷处表土以细沙为主 ，颗粒级 配良好 ，为了最大程度的实现安全生产，以沟谷处 表土为主，掺杂石灰，组成二灰土进行回填。 4 ． 2回填施 工工 艺 4 ． 2 ． 1 黄土填隙 回填时采用分层回填严实的方法 ，每次回填虚 厚度不超过 0 ． 8 m，在每层表面用水浇实 ， 在夯实， 填缝后其上再填土夯实并略高于地面。此种方法最 为简易，便于操作，但由于土质属于粉砂级别 ，还 具有一定的渗透性，矿井开采中的排水量还会有所 增加 ，在此过程中，矿井还要有足够的排水能力。 4 ． 2 ． 2 二灰土填 隙 1 材料要求。 采用黄土、石灰组成的二灰土搅拌后进行填隙。 石灰应充分熟化过筛，粒径不得大于 0 ． 1 mm， 不得含有生石灰块。 2 作业条件 。 二灰土的体积配比为石灰 黄土 3 7 。 由于工作地形复杂，需要在施工前设计好材料 运输方式及路线 ，以及腾出相应的场地便于搅拌材 料 施工前 ， 做好水平标志， 以控制每次填土的高度， 可采用立桩或竖尺的方法 ，保证回填的工程质量。 3 操作工艺。 回填前对地表裂缝进行扩宽。一般扩至 0 ． 3 ～ 0 ． 5 m即可 ，同时将裂缝边的杂物进行清理。 检验石灰的质量， 确保粒径和熟化程度符合要求。 拌和土、灰 的配比应用体积 比，应按照设计 要求控制配合比。加水后拌和至均匀一致，拌和好 的熟料颜色应一致 。 填充应分层夯实。每层回填虚厚度不大于 8 0 0 mm，用木夯夯实。打夯应一夯压半夯 ， 夯夯相接 ， 行行相连，纵横交叉。 填缝后夯打 0 ． 2 m厚的二灰土，其上再填土夯 实并略高于地面。 4 应 注意 的问题 。 作业应连续进行 ，尽快完成。 避免不均匀夯填及漏夯现象的发生。 配置二灰土时，应注意将生熟土分开 ，用生土 进行配置充填 ，熟土回填在表层。 4 - 3 地表裂 隙回填效果 根据地面裂隙的回填方案 ，安排专人进行了回 填。由回填效果看 ，地面裂隙经平整后，已经初步 具备了一定的隔水性能，但裂隙进行回填时，往往 不能填实，即表面看起来全部 回填了，可是用木桩 进行夯击时，表面的回填土全部陷进裂隙中；另外 回填过程 中也发现大的裂隙比较容易回填 ，可是细 小裂隙往往很难将黄土填进去 ，需要在回填时将裂 隙扩大，然后分若干次向裂隙中填黄土，如果能及 时在回填处浇洒适量的水，回填效果会更好。 上接第 1 3 4页 方法，可以预测巷道掘进头前方的水文地质异常， 直流电法在长春兴煤矿两次应用中，均成功的预测 预报掘进前方水情水害，有效地指导井下超前钻探 工作 ，探测成果通过验证 ，与实际揭露情况基本吻 合 ，证明直流电法超前探测技术探查掘进头前方水 文地质异常准确度较高 ，为煤矿安全生产，生产效 率提高提供有力保障。 【 参考文献 】 [ 1 ] 刘青雯 ． 井下电法超前探测方法及应用 [ J ]． 煤 田地质与勘探 ，2 0 0 1 ，2 9 5 6 0 6 2 ． [ 2] 李永军，朱丽丽，李小明 ． 直流电法技术在矿井 防治水的应用 [ J ] ． 华北科技学院学报， 2 0 1 0 1 ． [ 3 ] 刘天放，李志聃 ． 矿井地球物理勘探 [ M] ． 北京 煤炭工业 出版社 ．1 9 9 3 ． [ 4] 李飞，程九龙，谭强，等 ． 巷道掘进 中电阻率法 超前探测研究 [ J ]． 煤矿安全，2 0 1 2 ，4 3 7．