煤矿井下综合物探超前探测技术与应用.pdf

煤矿井下综合物探超前探测技术与应用 崔洪 亮 同 煤集团大 斗沟 煤业公司 摘 要 随着我国社会水平 的提升 ， 经济步伐 的推进 ， 我国 的煤炭 事业也在这个过程中得到了较 大程度 的发展。而在 煤矿 巷道掘进 的 过程 中， 为了能够 对巷道前 方的地质情况进行探 测、 排除潜在安 全隐 患， 就需要我们 能够 对综合物探超前探测技术进行一定 的应用。 在 本 文中，j ,,-t - 就煤矿井下综合物探超前探测技术与应用进行一定的分析 与探讨。 关键词 煤矿 井下综合物探超前探测技术应 用 1概 述 近年来 ， 我国的煤炭事业得到 了较大程度的发展。而 在这个过程中， 我国很多矿区也从 以往的浅部开采逐渐向 着 更深 的 方向 发展 。随着 深 度 的增加 ， 我 们地 表勘 探 所具 有 的效 果 以及精 度就会 得到 不断地 降低 。 在 巷 道掘进 前 方 的破碎带、 断层 以及 陷落柱等构造方面 ， 对其所开展的预 报 以及预 测将 对巷 道 的安 全 、 高 速 掘进具 有 着 非常 重要 的 作 用 。对 此 ， 就 需 要我 们通 过 新技 术 的应用做 好井下 近 距 离 探 测工作 。 2煤矿井下综合物探超前探测技术的优势 煤矿井下综合物探超前探测技术具有着应用成本低 、 应用效率高、 施工方便、 技术成熟以及对施工空间要求低 等特点 ，非常适合应用在空间狭小巷道的迎头检测中， 且 在 对该技术进行应用时也不会对煤矿巷道掘进工作 的开 展 产 生影 响。 通 过该 技 术 的应 用 ， 能够 帮 助 我们 准 确 、 高效 地 对 巷 道掘进迎头方可能存在的含水异常情况进行预测 ， 并能够 对巷道破碎带、 岩溶、 陷落柱 以及裂隙等构造的宫水性进 行提 前预 报 ， 以此帮 助 能够在 对含 水 情况 进行 充 分把 握 的 同B ,1 - 0 定 应 对措 施 ， 使巷 道 能 够 以高 效 、 安 全 的方 式 实施 掘进。同时， 其所具有的高效率性 以及装置简便的特征 也 能够使其在较短 的时间获得测量结果， 对于巷道的掘进来 说 也能 够对 其争 取 大量 的宝 贵 时间 ， 是我 国 目前矿 井超 前 探 测过 程 中应 用较 为 广泛 的一 类技术 。 3探测技术 3 ． 1 瞬变 电磁 探测 技术 在 迎头 超前 探 测 的方 案 中 ， 我们 在局 部 对巷 道顶 底 板 以及侧 帮开 展 探测 工作 时 ， 需要 使用 偶 极装 置 方案 先对 环 境 的富 水性 以及 构造 等方面 进行 一定 的研 究。在对 掘进 巷 道 富水 层 以及构 造研 究 的 方案 中 ， 主 要 是通 过 多 方向 以及 水平 的方式开展探测工作 的， 该种方式就会将其所具有的 探 测范 围 形成 一种 类似 中 心点 发散 的扇 形 区域 。 同时 ， 为 了能 够在 探测 的过 程 中对 巷道 底 板 情 况也 进 行 良好 的 探 测 与 了解 ，我 们 也 可 以使 用垂 直 方 向的 方 案对 其 进 行 探 测 。 3 ． 2 高 密度 电法探 测技术 对于该种技术来说 ，其属于三级超前的探测方式， 能 够 在 井 下工 作 面 切 眼 、 瞬 变 电磁 、 顺 槽 以及 掘进 迎 头 等 位 置在 同一 时间 开展 探测 工作 。同 时 ， 其 也 实施 一种 阵列 式 的勘探 方式 ， 非常 适合 应用 于 中浅层 的勘察 工作 之 中。 同 28 5 探底雷达以及浅层地震等勘测方式 比较而言 ， 其具有着受 场地干扰小以及运行成本低 的特点 ， 目前较为广泛 的应用 于路基勘察 、 水文地质 以及岩溶塌陷等勘察工作 中。当地 面 电极一次布设完毕之后 ， 就能够以统一的方式开展数据 观测。另外 ， 同常规方式相 比， 其在数据方面也实现了半 自 动、 自动的数据采集 ， 能够有效地提升探测效率。 3 ． 3地球物理 响应特征 从 电性方面分析 ， 矿区不同地层具有着下述 电性分布 规律 粘土岩 类所具有 的电阻率值最低 ， 煤层 电阻率值最 高， 而砂岩则处于两者之间。 在煤层 中， 其通常都会具有着 较为清晰的沉积序列 ， 且在原 生地层情况下 ， 其所具有的 电性特征在纵向方面具有着较 为固定 的变化 ， 而在横 向方 面也较为均 匀。同时， 如果巷中存在着一定数量 的破碎带 且构造中不具有水 ，那么其局部 电阻率就会因此增加 ， 且 构造 所 具 有 的导 电性 也相 对较 差 ； 而如 果构造 中含 有一 定 的水分 ， 那么就会具有着较好 的导 电性 ， 在该性质 方面类 似于局部地电阻率地质体。通过上述情况的描述与分析 ， 我 们 则 可 以认 识 到 ， 在 巷 道 裂 隙、 陷 落柱 以 及 断层 等构 造 发 育 的过程 中 ， 不 管其 中是 否存 在 一定 的水 分 ， 都 会 使 地 层在横 向以及纵 向所具有 的电性规律会 因此发生 一定 的 变化。 从另一个 方面来说 ， 正是由于该规律的存在 ， 则会为 通 过 以岩 石导 电性 差 异 为物 理基 础 的 电磁 探 测 法 应 用提 供 了较好的地质条件。 4 应 用 实例 下面 ，笔 者 以我 国南 方某 矿 区 的 1 2 0 1工作 面 为例 对 超前探测技术进行一定的应用。对于该工作面而言 ， 其是 一 种带压开采工作面 ， 其所具有的水文地质以及工作面地 质情况都很复杂 ， 且会受到灰岩承压水的压力影响。工作 面 方面 ， 其 由于 未 处于 承 压 水 区域 ， 在 实 际采 掘 时 则 会 因 此 受到 一定 的影 响 ， 尤其 是 断层 构造 周 围更 是会 因为采 动 影 Ⅱ 向的存 在 而 因此 产生 一定 的裂 隙 ， 并 以此 使工作 面 出现 了不 同程 度 的涌水 异 常情 况。 通过 该 工作面 水 文地质 资料 的研 究 ，工作 面 1 2 0 3 1巷 掘进 东 南 2 0 0 m 具 有着 最 大 的 用水量，且主要淋水点分布在顶板裂隙以及锚索孔位置 处 。 为 了能够 避免 巷道 内部 出现 水 害 问题 、 使工作 面 能够 以更 为安 全 、 稳 定 的方 式开 展 回 采工 作 ， 就 需要 我 们 通 过 高密度 电法 以及矿 井瞬变 电磁法的应 用对该工作 面开展 超前预测工作。 4 ． 1 探测 结果 在该 泄水巷 中 ， 由于 迎头位 置会 受到掘进 机 的影 响 ， 且 整个 巷道长 度较 短 ，就会 为我们 本次 探测工作 产 生 了较 大 的影响。通过高密度 电法以及瞬变 电磁 法对 1 2 0 1工作面 泄水巷进行 了探测工作 ， 得出探测成果图所图 1 ， 2所示。 通过成果图的观察可以看到，迎头前方 2 8 m 范 围内 所具有的岩体 电阻率相对较低 ，而在 2 0 m偏右的位 置处 岩体则具有着较高的富水性。根据该情况 ， 就需要我们在 一 起矿山供 电系统连环故障的分析与启示 王海礁 平庄煤业 集团 有限责 任公司元宝山 露天 煤矿 摘 要 针对 露天煤矿 出现 的一起供 电系统连 环故障， 本文从故障 现 象、 排查 过程、 调查 结果、 故 障分析、 存在 问题 、 防范措 施及给 同行 带来的启示等几方面进行 了全面阐述。 关键词 矿 山 供 电系统连环故障分析防范措施 1故 障现象及排查过程 2 O 1 1年 1 2月 1 9日下 午 1 6点 5分 ， 平 庄煤 业 集 团 有 限责 任 公 司 元宝 山露 天煤 矿 东部 变 电所 6 k V系 统 出现 接 地信 号 ，三相 电压 均升 高而 且三相 电压 大 幅摆 动 1 6点 1 0分 ， 6 k V供 电线路 疏 干 9群8 2 3 1线 路 接 地 跳 闸 1 6点 2 5分，发现 6 k V供 电线路锅炉 28 2 1 7线路终端电缆接 头 着 火 ， 线路 速断跳 闸 ； 1 6点 4 0分 ， 发现 6 k V供 电线 路油 库 8 2 1 5线 路所 属 污水 处理 厂 柱 下高 压 电缆终 端 头 着 火 ， 立 即将 油库 8 2 1 5线路停 回并 经在 场人 员及 日 寸 扑救 ，将 火 扑 灭。 1 6点 4 5分 ， 东部 变 电所运 行人 员经逐 一选 号拉 闸， 最 终确 定疏 干 5} } 8 2 2 6线 路接地 并将 其 停 回 ， 东部 变 电所 接地 信号 解 除。 1 7点 1 0分 ， 油库 8 2 1 5线路将 着火 电缆柱 下 开 关拉开 后 恢复送 电 ； 1 8点 4 0分 ，锅炉 2} } 8 2 1 7线路 烧 损 电缆 解 除后 因东部 变 电所 出 口地 埋 电缆 段 还 有 闪络性 故 障 ， 短时间无法恢复 ， 启动临时 供 电方案， 采取用油库 8 2 1 5线 路环供 给 锅炉 2 8 2 1 7部 分线 路 负 荷 的供 电 1 9点 ，疏 干 9} } 8 2 3 1线路查无故障恢复送 } ～ f 女 黎 蒌0 l 图 1 上接第 2 8 5页 回 回 圈 图2 高密度电法成果图 后续掘进工作开展 的过程 中能够对其引起注意， 做 好提前 的预 防 工作 。 4 ． 2 成果 验 证 在掘进工作开始之前 ， 我们对上述探测成果所获得的 异常区进行 圈定， 并在 此基础上以钻探的方式对探测效果 进行 了考证 ， 以此 避免 在 掘进 过程 中出现 矿 井水害 。 而根 电 2 3点 3 0分 ， 发 现 了疏 干 5 8 2 2 6线路 G3 3分歧 开 关 站 站 内 负荷 开 关 尼 龙连 杆 断裂 并造 成 了触 头 一相 未拉 开 见 图 1 ， 并且 接 地 刀 闸在合 位 ， 2 0 日 0点 3 7分 ， 对 G 3 3 分 歧开 关站 站 内 的接 地 刀 闸和 负 荷开 关全 部 拉 开 后将 疏 干 5 } } 8 2 2 6线路恢复送 电。整理故障动作过程列表如下 跳闸 _1 t , -- 停 送电时间 1 东 变 6 k V系统 6 k V系统 接地 1 6 0 5 【 来信号1 6 4 5 解除信号 2疏干 98 2 3 1线路 接地跳闸 联跳 1 6 1 0 1 9 0 O 3 锅炉 z 仃 1 6 2 5 8 8 4 0 5 。 着 火 821 环 供 4 油库 8 2 1 5线路 着, ,k 火 - r f 回 ‘电缆 I I 1 6 4 。 1 7 1 。 s 疏 干 5 8 2 2 6 线 路 蒌 暴 刚5一 次 。 2 调查 结 果 事 后 经调 查 ， 2 0 1 1年 1 2月 1 9 日 1 6 0 5 ， 1号 钻 机 司 机 到 采 场 4 1 6平 盘 G 3 3号 6 k V 分 歧 开 关 站 进 行 停 电操 作 ，操作人员将 G 3 3号 6 k V分歧开关站负荷开关操作把 手 转动 听到 开 关断 开声 音后 ， 认 为 已经将 负荷 开 关全 部拉 开 ，随 即 将 接地 刀 闸合 上 了 ，造 成 了疏 干 5} } 8 2 2 6线路 G 3 3分歧开关站站内负荷开关一相金属性接地。 3故障分析 1 该矿三相交流供 电系统为中性点不接地供 电方式 ， 据掘进情况以及现场钻探工作结果 的分析 ， 可以发现本次 探测 异常 区为 1 2 0 1泄水 巷积水 位 置 ，且 有大 量 的积水 处 于探巷之中， 同我们之前所获得的物探结果基本相符。据 此 ， 矿 井 施工 方也 在 对巷道 实 施贯通 之 前 对其进 行 了密 闭 以及排水工作， 以此保证了巷道贯通工作的安全性。 5结论 总 的来 说 ， 为 了能够 使 煤矿 掘进 工 作 得 以安 全、 高 效 的开 展 ，就需 要我 们 能够做 好 巷道 前 方地质 的探 测工 作 。 在 上文 中 ， 我们 对 煤矿 井下 综 合物 探超前 探 测技 术 与应用 进行 了一定 的研 究 与 分析 ，而在 实 际工作 开 展 的过 程 中 ， 也 需 要我 们 在 以该 技 术 获 得准 确 结 果 的 同时 通 过 针 对性 应 对措 施 的制定 获得 更好 的掘进 效 果。 参考文献 ⋯张 力， 阮百尧 ， 吕玉增 ， 杨 庭伟 ， 陈卫营 ， 李静和． 坑道全空间直 流聚焦超 前探测模 拟研究【 J 】 ． 地球物理 学报 ， 2 0 1 1 f 0 4 1 1 3 0 1 1 3 9 ． I 2 J 英， 刘树才 ， 刘鑫明 ， 易洪春 ． “ U ” 形 电极阵列超前探测 方法 的数值模 拟与实验[ J 】 ． 物探与化探， 2 0 1 2 0 2 2 9 8 3 0 1 ． 【 3 1 柳建新 ， 邓小康 ， 郭荣文 ， 刘海飞 ， 童孝 忠 ， 柳卓． 坑道 直流 聚焦 超前探测电阻率法有限元数值模拟【 J 】 _ 中国有色金属学报， 2 0 1 2 0 3 5 5-59． 【 4 】 张泓 ， 夏 宇 靖 ， 张群 ， 晋香 兰 ， 靳 德武 ． 深层 煤矿 床开 采地质 条件及其 综合 探测 现状与 问题【 J 】 l 煤 田地质 与勘探 ， 2 0 0 9 0 1 1 11 2 8 6