煤矿掘进工作面电法超前探测技术应用.pdf

江西煤炭科技 J I A NGXI COAL S CI E NCE T E CHNOL OGY 2 0 1 6年第 3期 NO． 3 2 0 1 6 煤矿掘进工作面电法超前探测技术应用 于善 帅 内 蒙 古 同 煤 鄂 尔 多 斯 矿 业 投 资 有 限公 司 ， 内 蒙 古鄂 尔 多 斯0 1 7 0 0 0 摘 要 根据 2 0 5巷道 切眼 开巷处 进行 的瞬变 电磁 法超前 探测 与 1 0 1 工 作 面 回风顺 槽进 行的直 流 电法 超前探 测 实例 ， 分 析 了各 自的适 用情况 ， 同 时还通过 两种探 测方 法相 结合 的探测 实例 ， 说 明两种 探测 方法 能够 互相 补充 ， 更能 真实 反映水 文 地 质 条 件 ， 指 导 巷 道 安 全 掘 进 。 关 键 词 掘 进 巷 道 ； 瞬 变 电 磁 法 探 测 ； 直 流 电 法 探 测 中图分类号 P 6 3 1 ． 3 2 5 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 6 2 5 7 2 2 0 1 6 0 3 0 0 3 9 0 4 App l i c a t i o n of El e c t r i c a l M e t ho d Adv a nc e d De t e c t i o n Tec h no l og y i n Dr i v i n g Fac e i n Co a l M i n e s Yu S h a n s hu a i I n n e r Mo n g o l i a T o n g m e i E r d o s Mi n i n g I n d u s t r y I n v e s t m e n t C o ． ， L t d ． ， E r d o s ， I n n e r M o n g o l i a 0 1 7 0 0 0 Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o t h e e x a mp l e s o f t r a n s i e n t e l e c t r o ma g n e t i c m e t h o d d e t e c t i o n a d v a n c e d d e t e c t i o n c o n d u c t e d i n c u t o p e n i n g roa d w a y i n 2 0 5 R o a d w a y a n d d i r e c t - c u r r e n t e l e c t r i c a l me t h od a d v a n c e d d e t e c t i o n c o n d u c t e d i n r e t u r n a i r e n t r y a t 1 0 1 f a c e ， the p a p e r a n a l y z e s t h e i r r e s p e c t i v e a p p l i c a b l e c o n d i t i o n s ， w h i c h s h o w s t h a t t wo k i n d s o f d e t e c t i o n me t h o d C an c o mp l e me n t e a c h o t h e r ， c a n r e fl ec t t h e real h y d rog e o l o g i c a l c o n d i t i o n s a n d g u i d e s t h e s a f e t y d ri v i n g i n roa d w a y ． mo r e i n t h e road w ay d r i v a g e s a f e t y ． Ke y wo r ds e x c a v a t i o n roa dwa y； t r a n s i e n t e l e c t r o ma g n e t i c me t h o d d e t e c t i o n； d i rec t -c ur r e n t e l e c t r i c al me t h od d e t ect i o n 神 府煤 田某 煤矿 下 伏奥 灰 水承 压含 水层 水位 标 高 为 8 3 9 I T I ， 该矿 目前主采 8 煤 。 正在施工中的三盘 区工作面和 五盘区工作面均处于奥灰水头之下 。奥 灰含水 层对工作面 的开采存在较大威胁 。因此 ，采 用直流电法超 前探测和瞬 变 电 磁 法 超 前 探 测 相 结 合 ，结 合 本 矿 的 井 下 实 际 条 件 ， 以 指 导 巷 道 掘 进 【 】 。 l 地 质 概 况 该井 田位于河东煤 田的北部 ，为一平缓 的单斜构 造形 态 ，并 有 明显 的 波状 起伏 ，地层 总 体走 向 3 5 0 。 ，倾 向 2 6 0 。 ， 倾 角 4。 ～9 。 。 区 内 未 发 现 断 层 。 只 发 现 个 别 层 间 小 断 裂 发 育 ， 井 田 构造 简 单 。 矿 井 主要 开 采 的 8 煤 层 位 于 山西 组 底 部 5 3砂 岩 之 上 ， 厚 度 为 2 ． 1 5 ～ l 0 ． 3 9 m，平 均 6 ． 8 3 I l l 。煤 层 结 构 复 杂 ， 一 般含夹矸 3 ～4层 ， 单层夹矸最大厚度 2 ． 1 9 m， 岩性 以泥岩 为 主 ， 炭 质 泥 岩 次 之 。 矿区奥灰水含水层 井 田位 于天桥岩溶泉域径流排 泄 区 ， 主 要 含 水 层 为 奥 陶 系地 层 、 在 本 区 无 出露 ， 富 水 性 差 别 很 大 。奥 灰 含 水 层 是 本 区 主要 含 水 层 。 电 法 探 测 的 准 确 性 直 接 关 系 到 巷 道 掘 进 过 程 中 的 安 全 ，下面文 中将列举该矿采用瞬变 电磁法 、直流 电法进行 探 测 的案 例 进 行 具 体 分 析 。 2 瞬 变 电磁 法 探 测 实 例 2 0 1 5年 1月 9日．在 2 0 5巷道切眼开巷处进行 了瞬变 电磁法超前探测 见 图 1 。 本次探测地点紧贴 巷道侧 帮 ， 直 流电法超前 探测无 后方施 工空间 ，只能选取瞬 变电磁 法进 行 超 前探 测 。 3 9 综 合分析 ，本次地质异 常区域 位于直流电法超前探测 两个异常 的中间范围内，位于瞬变电磁法超前探测的异常 范 围内。直流 电法超前 的异常是 电性差异 的异常 ，近邻 的 两 个异常可能为地质异常边界产生电性差异 的区域 ，故地 质异常位于两个邻近物探异常区域中间属于正常现象 。瞬 变 电磁法超前 的异常显示 区域较小是 由于盲 区的影响C 6 。 所 以 ．此 次综合探测均较为准确地反 映出了真实的地 质异常 区域 。两种方法相互结合可 以准确地反映出地质异 常 区域 的 范 围 。 5 探 采 对 比分析 煤 矿 进 行 了 大 量 的 井 下 电 法 超 前 探 测 ，现 列 举 8 1 3 0 9 二号 回风顺槽的详细成果 见表 1 。 其 中 ， 正确预报是指预报位置与揭露位置一致 ； 误报是 指 对 应 位 置 无 异 常 ，预 报 有 异 常 ；漏 报 是 指 对 应 位 置 有 异 常 ， 预 报 无 异 常 。 另外 ， 在实际揭露异常出现在瞬变 电磁法盲 区内 ， 则统 计 为漏报异 常 1次 。预报无异常 、实际揭露也无异常是一 种 比 较 特殊 的情 况 ， 统 计 为 准 确 预 报 异 常 1次 。 因为巷 道掘 进 中仅仅 能揭 露 出迎 头正 前方 的 地质 异 常 。所 以瞬变 电磁 法超 前探 测只 统计 了顺层 方 向的验 证 率 ， 其 预报 的异 常有 接近 3 0 ％的误报率 ， 分 析 主要 有三个 方 面的 因素导致 一方 面是 由于 探测理 论 与技术 的不 完 善 ， 另一 方面现 场施工 中存 在干扰 如 金属体 等 ， 还 有一 个方面是 电磁法是体积勘探技术 ．掘进过后没有显露 出地 质 异 常并 不 代 表没 有 地 质 异 常 ．可 能 在 回采 时 大 范 围 的揭 露 才 会 显 现 出来 。 虽然直 流电法漏报为 7 ％， 瞬变 电磁法为 2 1 ％， 但 出现 6 结 语 将 两 种 矿 井 电法 探 测 技 术 应 用 于 巷 道 迎 头 超 前 探 测 ， 结 果 表 明 1 两种方法 因其施工的要求与技术的原理不同 ， 各 自 适应不同的现场环境。在均可进行探测 的条件下 ，采用两 种 方 法 探 测 可 以更 准 确 地 预 报 前 方 地 质 异 常 区域 。 2瞬变电磁法超前探测 技术在 煤矿井下施工方便 、 快 捷 。适于实时跟踪探测 ，但是 由于地层耦合 的原 因及电压 归 一化 的影 响．视 电阻率断面图上探测异常区域分 布 比实 际区间往 往要 大。 参 考 文 献 [ 1 ]胡雄 武．巷道前 方含水 体的瞬变 电磁响应及 探测技术 研究 J ] ． 安 徽 理 工 大 学 ， 2 0 1 4 ． [ 2 ]程 久龙 ， 李 飞 ， 彭 苏萍 ， 等． 矿井巷 道 地球 物理 方法 超前 探 测研究进展 与展望 [ J ] ． 煤炭学报 ， 2 0 1 4 0 9 7 8 8 4 ． [ 3 ]李展辉 ， 黄 清华． 复频率参数 完全匹配层 吸收边界在瞬变 电 磁法 正演 中的应用 [ J ] ． 地球物 理学报 ， 2 0 1 4 0 4 7 8 8 3 ． [ 4] 程 久 龙 ， 邱 浩 ， 叶 云 涛 ， 等 ．矿 井 瞬 变 电 磁 法 波 场 变 换 与 数据处理 方法研究 J ] ． 煤炭学报 ， 2 0 1 3 0 9 3 4 3 9 ． [ 5 ] 李 貅 ， 薛 国强 ， 刘银 爱 ， 等 ． 瞬 变 电磁合 成孔 径成 像方 法 研 究 J] ． 地 球 物 理 学 报 ， 2 0 1 2 O 1 1 3 2 1 3 8 ． [ 6 ] 杨海 燕 ， 邓 居智 ， 张 华 ， 等 ． 矿 井瞬 变 电磁法 全空 间 视 电 阻率解 释方法研究 J ] ． 地球 物理学报 ， 2 0 1 0 0 3 4 3 4 8 ． 作 者简 介 于善 帅 1 9 8 6 一 ， 男 ， 山东烟 台人， 毕业 于西安 科技 大学 地质工程专 业 ，现在 内蒙古 同煤鄂尔多 斯矿业投 资有限公 司煤 质中心工作 。 了 一 种 方 法 漏 报 时 另 一 种 方 法准 确 预报 的情 况 ，经 过 统 计 发 现 ． 同时 采 用 两 种 方 法 的 电法 超 前 探 测 误 报 率 小 于 5 ％。 收稿 日期 2 0 1 6 - 0 5 - 2 3 编辑 郭 正义 欢 迎 订 阅 欢 迎 投 稿 4 2