综合探测在瓦斯地质超前探测中的应用分析.pdf

科学管理 118 2020年第1期 由于矿井地质的构造条件本身限制，在矿井的大 单斜面上，次一级发生的褶皱和小断层发生的概率非 常高，岩溶陷落柱也发育的较为迅速。通过周围的采 掘环境分析，煤层巷道挖掘的构造发育良好，所以从 数据上来看，局部的地区瓦斯压力以及瓦斯的含量等 等数据都比较波动，这就在很大程度上影响了挖掘的 安全性。但是在勘查过程中，因为地面的勘查手段受 限，这些构造难以查明并且从根本上得到控制。 由于地质条件的限制，矿井超前探测技术以及用 直流电、电磁法等等对煤矿巷道周围的一些物质数据 进行收集，判断断层破碎带以及陷落柱等等地质构造 的位置，分辨出构造带和瓦斯的异常区域是否危险， 进行超前探测和预报。 1 具体的探测施工方法以及探测结果分析 （1）反射波法的探测技术。反射波法的探测位置 位于巷道副巷测点的D128向东90.5m距离处。探测的方 法为探测从掘进巷道的开头开展，用锤子作为探索 施工震源的工具。测线的位置安排在左边，设计的锤 击点有19个，能够接受传感器的点共两个，如图1中的 C1位置和C2位置。下图为炮点和检波点之间的空间布 置关系，设置图中的C1为坐标原点。 图1 炮点和检波点之间的空间布置关系 本次数据的处理用的是MSP的震波探测方式，用 MSP2.0进行数据处理，整个过程共有7步，第一对数据 进行预处理，第二步对数据进行频谱分析，第三步就 是用直达波求取，第四用反射波提取，第五用速度进 行分析，第六进行深度便宜，第七在截面提取。进行 频谱分析之后发现本次震波的勘探频率范围为100Hz到 700Hz。 通过数据研究发现，直达纵波的速度是1.9m每毫 秒的直线，通过以往的经验参数，把速度确定在探测 区域的纵波速度和深度偏移的速度取值。正前方有效 的反射波取值是MSP技术的核心，从这里获得有效信 号。下面对掘进前方地震纵波的深度偏移形成图像， 会找出弹性差异界面上的空间和位置关系。例如通过 观察发现巷道掘进的80m方向有很多反射的相位，有3 个相位的能力最强，结合我们现在掌握的地质资料可 以得出在R1、R2、R3位置有较强的截面，推测出可能 会是瓦斯的聚集地区或者煤层的裂缝地区（如图2）。 图2 瓦斯的聚集地区或者煤层的裂缝地区 （2）直流电探测技术。直流电探测技术的探测位 置位于巷道副巷测点的D128向东90.5m距离处。探测 超前测线的布置设置的相对基准点为掘进掌头，需要 用到全空间的布置方法，设置电极共64个，并且要求 电极之间的距离都为2.5m，在160m的范围内，布置一 条测线，但是在现场布置的时候由于综掘机的影响， 实际布设的电极共有25个，各个电极之间的间距为 2.5m，在60m的距离中设置测线，用单正供电进行数据 采集，供电时间每次间隔50ms，每次供电时间为1/2s （如图3）。 图3 直流电探测技术原理图 用直流电方法采集数据后，用WBD网络和MRP软 件进行处理。直流电法的数据处理原则为煤层的视 电阻率非常高，如果煤层中有瓦斯的聚集，视电阻率 就会更高，但是像砂岩和泥岩等等岩层，视电阻率会 比较低。通过多电极三极法来计算视电阻率一般是在 大于4小于12Ω/m之间，探测位置的前方会有一段高低 阻值的变化区间。在巷道的前方29到45m的地方视电 阻率取值会偏高，主要原因是瓦斯聚集的地区。 2 实验结果分析 局部的地区瓦斯压力以及瓦斯的含量等等数据都 比较波动，很容易影响挖掘的安全性。本次实验主要 采用的是MSP和直流电法技术手段，研究在矿井地震 波发生前超前探测的基础上，用电磁法等等对煤矿巷 道周围的一些物质数据进行收集通过以上方法对比分 析，对比巷道的掘进区域资料和以往资料，可以对此 次探索巷道的掘进方探测区域内部瓦斯地质不正常进 行综合分析。通过观察发现巷道掘进的80m方向有很 综合探测在瓦斯地质超前探测中的应用分析 张进英 山西阳泉煤业（集团）有限责任公司五矿 山西 阳泉 045209 摘要本文主要研究在矿井地震波发生前超前探测的基础上，用直流电、电磁法等等对煤矿巷道周围的一些物质数据 进行收集，综合运用地理和物理2个学科的数据，在掌握基础的地质资料基础上，对瓦斯地质异常等情况进行的超前探测， 保证矿井下探测的安全性。 关键词探测 瓦斯 超前探测 119 科学管理 2020年第1期 多反射的相位，有3个相位的能力最强，结合我们现在 掌握的地质资料可以得出在R1、R2、R3位置有较强的 截面，推测出可能会是瓦斯的聚集地区或者煤层的裂 缝地区。分析表明在24m到32m中存在着R1界面，可能 是瓦斯聚集的地区，瓦斯含量比较高或者瓦斯的压力 比较大。44到49m处存在R2界面，可能是因为煤层缝 隙中有发育或者瓦斯聚集地区。57m到62m中间有R3， 可能是因为煤层瓦斯聚集地区。继续验证得出，图4可 以反映出R1界面中的瓦斯浓度比较低，K1的值存在波 动，R2界面对应地点的瓦斯浓度在变高，R3的浓度有 略微变化，K1的值存在变化。 图4 瓦斯浓度波动变化图 3 结束语 由于地质条件的限制，矿井超前探测技术以及用 直流电、电磁法等等对煤矿巷道周围的一些物质数据 进行收集，判断断层破碎带以及陷落柱等等地质构造 的位置，分辨出构造带和瓦斯的异常区域是否危险， 进行超前探测和预报。通过观察巷道的地质构造和瓦 斯地质的特征发现，巷道的挖掘期间没有发现突出的 地质异常，因此用电法勘测异常区主要是由于不同的 岩层电阻率不一致造成的，用矿井的地震波超前探测 技术和直流电的超前探测技术一起探测，很大程度上 改善了选择某一种探测手段的局限性，能够提供超前 地质以及瓦斯预报，为巷道的安全性提供可靠的依 据。 参考文献 [1] 张东升， 张炜 . 覆岩采动裂隙氡气探测研究进展及 展望 [J]. 中国矿业大学学报， 2016， 45（6） 1082-1097. [2] 胡千庭， 文光才 . 矿井瓦斯灾害治理技术与理论研 究 [J]. 科技和产业， 2002（12） 44-55. 作者简介 张进英 （1984-） ， 女， 2011 年毕业于中国矿业大学地质 工程专业， 工程师。 除，保证通气工作的正常和计量的准确性。若使用的 是智能计量仪表，则可以通过在线检查的方式校准仪 表，这种方式也可以具体掌握仪表的数值变化。监测 过程中，需要对仪表的压力和温度、瞬时流量和保护 装置等时刻进行监控，一旦发生运行异常情况，应立 即采取补救措施。 2.3 实时检测燃气组分 燃气的组分变化会引发燃气的相对密度变化，进 而产生燃气计量误差，因此，对于燃气组分的变化进 行实时检测是十分关键的一步。通常，燃气企业并不 会对上游供气的组分进行分析，而是直接使用供气来 源提供的参数，这就很难提高计量的准确性。因此， 燃气企业应在检测处加入在线气相色谱仪，实时检测 燃气组分是否发生变化，从而调整计量参数，减小误 差。 2.4 燃气质量管理 燃气质量是计量工作的基础，燃气质量这一关合 格通过，计量工作的误差就会在根本上被缩小。燃气 在生产过程中，需要经历洗苯、脱硫等流程，才能达 到国家的相关标准，使天然气在一定程度上受到净 化。而企业也需要对供气进行质量管理，禁止质量不 过关的天然气流入城镇燃气管网，保证燃气性质稳 定，防止计量仪器精度被杂质所影响。 2.5 将能量流量作为主要计量对象 对于我国的燃气计量工作来说，较普遍的计量方 式为体积流量的计量方式，然而这种计量方式较容易 受到温度、组分、压力等方面的影响，产生较大计量 误差。而将能量流量作为主要的计量对象的话，就可 以较大程度地避免这些影响，所以燃气企业应当改用 此计量方式，进一步消除上述因素对计量准确性的影 响。 3 结束语 综上所述，燃气计量作为燃气运行管理工作中的 关键一环，需要从燃气质量这一根本出发，不断改进 计量方式，改善工艺流程，提高燃气计量仪器仪表的 精度和加强燃气质量监控方面的管理，尽可能地消除 环境、人为等方面对燃气计量准确性的影响，不断降 低燃气计量的误差，使得燃气管网的运作更加安全、 合理，促进燃气工程企业的蓬勃发展。 参考文献 [1] 雷全虎 . 城镇燃气计量误差分析及改进措施 [J]. 煤 气与热力， 2017（8） 147-148． [2] 黄斌栗 . 分析燃气计量新技术发展及应用 [J]. 化工 设计通讯， 2017（1） 82-83． ［3］ 刘竹 . 管道燃气计量方法与仪表问题分析 [J]. 科技 与企业， 2015（6） 120-121． ［4］ 谭兴平 . 刍议燃气计量新技术及应用 [J]. 技术与市 场， 2015（5） 160-161． ［5］ 陈美然 . 燃气计量新技术及其应用分析 [J]. 科技经 济导刊， 2017（32） 79 ； 77. [6] 金彬， 王艳 . 燃气计量无线远传技术的研究与应用 [J]. 化工管理， 2016（17） 145-147. （上接第117页）