掘进巷道水害井下瞬变电磁超前探测.pdf

1 0 5 山 柬工案 技术 能 源 技 术 掘进巷道水害井下瞬变电磁超前探测 赵莉 安徽省煤 田地质局 第三勘探 队 ， 安徽 宿州 2 3 4 0 0 0 摘要 瞬变 电磁法是矿井 防治 水害的主要技 术手段之一 ，本文介 绍了瞬变电磁法的基本原理和该 方法在巷 道超前探测上 的方法技 术，论述 了 矿 井瞬变电磁 技术在探测巷道掘进 头前方水的有效性 ，并结合 实例证 明该方法可以准确反映巷道前 方地质体 的空间特征 ，为防治掘 进巷道水害 提供 了依据 ，很好地 满足 矿井巷道超 前探测预报的要求。 关键词 矿 井瞬变电磁 法煤矿 水害；超前探 测；防治水 O前言 矿井瞬变电磁法是近年来发展起来的在煤矿井下巷道内探查其周 围空 间不 同位 置 ，不 同形态含水 构造的矿井物探方 法之 一 ，其凭借体 积效应小、方向性强、分辨率高、对低阻区敏感等一些优点，已成为 煤矿水害探测 的最佳选择方法 ⋯。 祈南矿断层的力学性质多数为压性，属于阻水断层。根据 1 4 1 8 L 和补 2 2 3 L 对 F 8 断层 正 断层 和 F 9断层 正断层抽水试验 ， q 0 ．0 0 0 7～ 0 ． 0 0 0 5 1 ／ s ． m，K 0 ． 0 0 2 9 9～0 ．0 0 0 2 0 8 m／ d 。说 明 自然状 态下 断层的 导水性较差 ，富水性弱。从多处揭 擀断层的情况霸 ，断层 中部 仅以断层面的形式存任，『『 li 未形成破碎带，并且断层附近挤压、扭动 痕 迹明 是正断层不导水的主要原 因之一 。 1 施 工技术 及测点布置 超前探测主要是 存捌进巷道迎头利 垌直接或间接的方法 向巷道 掘 进方 向进行探测 ，探 测前， ， 是否存在地质构造或 富水体及 导水通道 ， 为巷道的安全掘进提供详细的地质资料。祈南矿在掘进过程中利用瞬 变 电磁 法对掘进 头前 方进行探测。 由于受巷道迎头空间的限制，矿外瞬变电磁法的发射和接收线圈 的几何尺寸受到的一定的制约 ，只能采用多匝小回线的发射和接收装 置 形式 ，即边长 为 2 ～ 3 m。测点布置在 巷道迎头 空间位置 ，即从巷道 迎头左侧开始，首先使发射、接收天线的法线垂直巷道左侧面进行测 黾，然后旋转天线，使天线的法线方向与巷道的左侧形成一定夹角进 行探测；当天线的法线方向与巷道迎头界面垂直时，根据其主迎头断 面的宽度布置 1 ～ 2个 测点 ；到巷道迎头打侧时再 旋转天线 ，使法线方 向与巷道右侧形成一定夹角进行探测，问时调整天线的法线与巷道底 板的灾角大小，以探测巷道顶板、顺层和底板方向的围岩变化情况， 其探测方向如图1 所 ，测点间距 2 ～ 5 m，共布置 个物理点。 2应 用实例 图 1 超前探测方向示意图 图 2为迎 头位置矿井瞬 变电磁超前探 测视 电阻率拟断面 图横 坐 标在 0～ 1 5 0之间对应巷道左侧帮 ， 1 5 0～2 5 0 之 间对应巷道迎头位置 ， 2 5 0～4 0 0 之间对应巷道右侧帮，纵坐标为沿探测方向距离，单位均 为 m。左图为向顶板 探测结果 ，中图为顺巷道掘进 向探 测结 果 ， 右 图为 前广 ， 底板探 测结果。 分析顶板探测结 果l f 】 视电阻率等值线 变化 规律可 以看出 ，纵坐标 4 , -- 4 0 m、横坐标在 0 ～ 4 O 范崮，对应迎头前方_及两侧帮顶板范围， 视电阻率等值线横向变化差异小，等值线分布均匀，横向基本呈平行 分 布 ，等值线 数值大 丁 6 m，为明显 高阻反映 ，说明迎 头顶板对应 探 测范 围内赋水性 弱。横坐 标在 O 一 一 1 0 之 间和 2 5 4 0之 间位 置、纵 坐 在 4 0 1 2 5 m 之间范 ，对应迎头位置左右两侧帮顶板 ，视电阻率等值 线横向变化差异大，纵 变化小，视电阻率等值线值在 4 m左右。 横坐标 在 1 5 ～ 2 5 之 间、纵坐存 4 0 9 5 m之 间范围 ，视 电阻率 等值线横 向变化差异火 ，视电阻牢等值线值小 3 f 1 m，比两测帮低 ，为明显 l O 4 - 1 6 帆 巷抽采 巷J 3 l 恻帮 矿井瞬变 电砖超 前挥 测程 电罐章 普瘟拽 扭断 疆雹 { _ 器 l 。6 o o 餐箍 图 2 超前探测视 电阻率值等值线拟断面图 低阻异常反映 ，说明迎 头前 方顶板对应探测范围局部 赋水性较 强 ，纵 标存 9 5 ～ 1 2 5 m之 间 ，等值线数值 夫 丁 4 0 r n ，说 明顶板对应探测 范 删赋水 性较弱。 分析顺掘进方向探测结果中视电阻率等值线变化规律可以看H { ， 纵 坐标小 于 3 5 m、横 坐标 在 O ～ 4 0范 围 ，等值线 数值 大于 5 13 3 ，为 明 屁高 阻反 映 ，说 明迎头前 方对 应探测 范围 内赋水性 弱 。纵 坐标 存 3 5 ～ 7 0 m之间 ，等值线横 向变化较 人，等值线数 值小 于 3 Q m，为相对 低阻异常反映，特别是右侧帮反映最明显，说明迎头右侧帮对应探测 范围局部赋水裂隙发育。分析视电阻率等值线沿探测方向变化特征 ， 纵坐标在 3 5 m左打位置，等值线 现明显扭曲现象，等俯线数值巾高 阻突然减小到低阻，为构造发育反映 ， 局部赋水裂隙发育。 分析 向底 板探测 结果 ，纵 坐标小 于 3 5 m、横 坐标 O ～ 4 O范围等 值线数值大于 5 Q r f l ，为明显高阻反映，说明迎头前方底板对应探测 范围内赋水性弱。纵坐标在 3 5 7 0 m之间，等值线横向变化较大，等 值线数值小于3 Q m，为相对低阻异常反映，特别是打测帮底板反映 最 明显 ，迎头 右侧帮底板对应探测范 围局部 赋水裂隙，发育。分析视 电 阻率等值线沿探测方向变化特征， 纵 标在 3 5 m左右位置等值线出现 【1』 j 最扭曲现象，等值线数值由高阻突然减小到低阻，同样为为构造发 育反映 ，与顺层方 向探测有联 系，局部赋水裂隙发育。 3结论 通过利用 瞬变电磁法对掘进头 Ij i『 方进行探测 ，得m如下结论 迎 、大位置侧帮外 3 0 m左右位置构造发育，前方 2 5～4 5 m之问、顶板上 1 5～ 3 5 m之 间局部 富水 裂隙发育 ，底 板赋水 性相对弱 ，通过综 合矿 外地质和水文地 质资料分析 ，探测准 确，具有很 高的 可行性。 因此 ， 采用瞬变电磁法能够准确、快速的探测矿井巷道水害。 参考文献 【 1 ]于 景 邮 ．矿 井 瞬 变 电磁 法 勘 探[ M ] ．徐 州 中国 矿 业 大学 出版 社 ， 2 0 0 7 ． 作 者简介 赵 莉 1 9 7 4 一 ，女，宿州市人 ，工程 师，主要 从事煤 田 地 质工作 。 一， ■ 板一 划 一攘 一 樾一 一一