井下瞬变电磁法在超前探测中的设计和应用.pdf

咖圜圆 第3 4 卷第8 期2 0 1 4 年8 月 山西 煤炭 SHANI COAL Vo 1 ． 34 No． 8 Au g．201 4 文章编号 1 6 7 2 5 0 5 0 2 0 1 4 0 8 0 0 5 0 0 3 D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 2 - 5 0 5 0 ． 2 0 1 4 ． 0 8 ． 0 1 7 井下瞬变电磁法在超前探测中的设计和应用 陈永庆 山西晋煤集团沁秀煤业有限公司， 山西晋城0 4 8 0 0 6 摘要 运用井下瞬变电磁法对井下泄水巷进行探测， 优化巷道顶底板 的探测方向和角度， 设 计超 前探 测布置横 向探 测 方向 3个， 每个横 向探测方 向共布置 l 4个探 测 角度， 纵向探 测方向布置 l 3个探 测 角度。通过 分析矿 井瞬 变电磁 法在泄水 巷超前探测结果， 分析 了巷道顶底板的异常富水性区域， 为防止矿井水害事故发生提供 了指导。 关键词 矿井瞬变电磁 法； 瞬变电磁场； 超前探 测； 水害 中图分类号 P 6 3 1 文献标识码 A 目前 ，矿井突水事故大多发生在掘进或 回采过 程 中，开展井下隐蔽致灾构造超前探测对于矿井水 害防治具有重要意义l l _ ] 】 。运用井下瞬变电磁法 ， 对 山 西某矿进行超前探测 ， 探明顶底板异常赋水区。 1 矿 井概况 矿井井 田南北约 2 ． 0 0 k m， 东西约 7 ． 0 0 k m， 面积 1 3 ． 4 2 6 k m 。 立井开拓 、 综合机械化开采。 井 田内煤层 主要分布在二 迭系下统 山西组和石 炭系上统太 原 组 ， 井 田内共含三层全 区可采或局部可采煤层 ， 为山 西组的 3号煤层及太原组 1 4号 、 1 5号煤层 ，主要可 采煤层 3号和 1 5号煤 。本次超前探测位置在 1 3 0 8 泄水巷 4 3 2 m处 ， 锚杆 、 锚 网支护 ， 迎头右侧有积水 存在 ， 顶板有柱状淋水 ， 后方 8 ． 4 m处有一台掘进机 。 2 方案设计 设计矿井瞬变电磁法超前探测共布置横向探测 方 向 3个 ， 见图 1 ， 分别是与巷道顶板呈 4 5 。 夹角向前 方顶板探测 图 1 - b 、 顺岩层方向向前方探测 图 1 一 a 、 与巷道底板呈 4 5 。 夹角向前方底板探测 图 1 - c 。 每个横 向探测方向共布置 1 4个探测角度 ， 见 图 2 ， 分 别是左侧帮 1 8 0 。 、 1 6 5 。 、 1 5 0 。 、 1 3 5 。 、 1 2 0 。 、 1 0 5 。 、 正前 方 9 0 。 、9 0 。 、 右侧帮 0 。 、 1 5 。 、 3 0 。 、 4 5 。 、 6 0 。 、 7 5 。 。 3 个横向探测方向共计 4 2 点数据。纵 向探测方 向布置 l 3个探测角度见 图 3 ，分别是顶板 9 O 。 、 7 5 o 、 6 0 。 、 4 5 。 、 3 0 。 、 l 5 。 、 正前方 0 。 、 底板 一 1 5 。 、 ～ 3 0 。 、 一 4 5 。 、 50 6 0 , - 7 5 。 、 一 9 0 。 。4个探测方 向共计 5 5个测点数据 。 探测方向 巷道底板 l c 图 1 瞬变电磁 法探测 方向示意 图 图 2瞬变电磁 法探测角度示意 图 f 顶 板 方 向 收稿 日期 2 0 1 4 0 5 0 9 作者简 介 陈永庆 1 9 6 7 一 ， 男 ， 山西晋城人 ， 大学专科 ， 工程师 ， 从事煤矿通风工作。 方 向 图 3 瞬变 电磁法纵向探测方向示意图 。 胁 山西煤炭 第3 4 卷第8 期 从 图 7纵剖面探测结果 中可 以看出 ，在有效探 测深度为 1 0 0 m范围之 内， 发现 1 处高阻异常体 ， 命 名为高阻异常 1 。高阻异常 1 呈现从底板至顶板逐渐 发育明显， 与顶板、 J l _层 、 底板视电阻率曲线对应明显。 综合采掘工程平面图与巷道迎头探测顺层方向 视 电阻率拟断面图叠加后 ， 见图 8 。 5 结论 ①掘进头探测位置锚杆 、 锚 网支护 ， 迎头右侧有 积水 ， 顶板有柱状积水 ， 后方 8 ． 4 m有掘进机 ， 以上干 扰 因素在探测过程中可能会对数据采集造成一定的 干扰， 建议以后数据采集过程中， 采取将掘进机等铁 器后退 1 0 m之外， 以排除干扰 ， 提高数据质量。②受 5 2 图 8 顺层方向探测成果叠图 两侧金属锚网 、 锚杆影响 ， 数据 整体呈现 中间高 ， 两 边低现象 ， 左右帮数据可能分别受 1 3 0 8 1 空巷 、 D F 3 2 断层影响， 造成两侧数据对应不明显。③建议矿方对 本次探测结果进行打钻验证 ， 以防止水害事故发生。 参 考 文 献 [ 1 】 张军， 赵莹， 李萍 ．矿井瞬变电磁法在超前探测中的应用研究 工程地球物理学报， 2 0 1 2 ， 9 1 4 9 5 3 ． [ 2 ] 于景邮， 胡兵，刘振庆， 等． 矿井瞬变电磁探测技术的应用[ J 】 ． 物探与化探， 2 0 1 1 , 3 5 4 5 3 2 5 3 5 ． [ 3 ] 岳建华， 姜志海． 矿井瞬变电磁探测技术与应用 能源技术与管理， 2 0 0 6 5 7 2 7 5 ． [ 4 ] 刘树才， 刘志新， 姜志海 ． 瞬变 电磁法在煤矿采区水文勘探 中的应用[ J ] ． 中国矿业大学学报， 2 0 0 5 4 4 1 4 4 1 7 [ 5 ] 傅佩河， 祝仰 民， 周长根 ， 等． 断层富水性的矿井瞬变电磁法探测f J 】 _煤矿 开采， 2 0 0 6 ， 1 1 2 1 3 1 6 ． De s i g n a nd App l i c a t i o n o f Tr a n s i e n t El e c t r o m a g n e t i c M e t h o d i n Adv a nc e d De t e c t i o n i n M i n e s CHEN Yo ng q i n g Q i n x i u C o a l C o ． ， L t d ． ， S h a n x i J i n c h e n g C o a l G r o u p ， J i n c h e n g 0 4 8 0 0 6 ， C h i n a Ab s t r ac t Tr 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 i n mi n e s wa s us e d t o de t e c t wa t e r d i s c h a r g e r o a d wa y s ， o p t i mi z e d e t e c t i o n di r e c t i o n a nd a ng l e o f t h e r o o f a n d flo o r ．Th e d e s i g n o f a d v a n c e d de t e c t i o n l a y o u t s e t t h r e e d i r e c t i o ns o f h o r i z o n t a l d e t e c t i o n．At e a c h h o r i z o nt a l de t e c t i o n d i r e c t i o n ，1 4 d e t e c t i n g a n g l e s we r e s e t ；a t t h e l o ng i t ud i n a l d i r e c t i o n ，1 3 de t e c t i n g a ng l e s we r e s e t ．On t he r e s u l t s o f t h e 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 i n a d v a n c e d d e t e c t i o n o f d i s c h a r g e r o a d wa y s ， a b n o r ma l wa t e r - r i c h a r e a s o f fl o o r we r e s t u d i e d t o p r o v i d e g u i d a n c e f o r wa t e r ha z a r d c o n t r o l i n mi n e s ． Ke y wo r d s 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 i n mi n e s ；t r a n s i e n t e l e c t r o ma g n e t i c fi e l d ； a d v a n c e d de t e c t i o n； wa t e r h a z a r d 编辑 武晓平