煤矿井下综合物探超前探测技术的运用.pdf

2 0 1 5年第 1 期 总第 1 1 2期 濠 ． 三 ； { 毒 E N E R G Y A N D E N E R G Y C O N S E R V A T I O N 2 0 1 5年 1 月 煤矿井下综合物探超前探测技术的运用 张 晓 波 山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局，山西 太原 0 3 0 0 4 5 摘要 通过对煤矿井下超前探测技术的概述，超前探测技术的实际运用及过程中出现的一些问题，对进一步加强煤 矿井下超前探 测技 术的运 用提 出了一些解决策略。 关键词 煤矿 井下综合物探 ；超前探 测技 术 ；运 用 中图分类号 F 4 0 7 ． 2 1 文献标识码 A 文章编号 2 0 9 5 0 8 0 2 一 2 0 1 5 0 1 0 1 6 0 - 0 2 Ap pl i c a t i o n o f Un de r g r o u nd Adv a nc e De t e c t i o n Te c h n o l o g y o f I n t e g r a t e d Ge o ph y s i c a l Pr o s p e c t i ng o f Co a l M i n e s ZHANG Xi a o b o Ge o l o g ic a l B u r e a u o f Co a l R e s o u r c e s ， S h a n x i C o a l I n d u s t r y O ff ic e ， T a i y u a n 0 3 0 0 4 5 ， Sh a n x i ， C h i n a Ab s t r a c t By d e s c r i b i n g t h e u n d e r g r o u n d a d v a n c e d e t e c t i o n t e c h n o l o g y o f c o al mi n e s ， a n d s o me p r o b l e ms i n t h e p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n a n d p r o c e s s o f a d v a n c e d e t e c t i o n t e c h n o l o g y ，t o s o me s o l v i n g s t r a t e g i e s a r e p r o p o s e d t o f u r t h e r e n h a n c e t h e u s e o f u n d e r g r o u n d a d v a n c e d e t e c t i o n t e c h n o l o g y o f c o a l mi n e s ． Ke y wo r d s u n d e r g r o u n d i n t e g r a t e d g e o p h y s i c a l p r o s p e c t i n g o f c o a l mi n e s ； a d v a n c e d e t e c t i o n t e c h n o l o gy ；a p p l i c a t i o n 0 引言 1 煤矿 井下超前探 测技术概 述 尽管不断有各种新能源的开发与出现，但煤炭在 中国能源领域的地位依 旧未动摇 ，作为 中国的主要能 源 ，煤炭行业生产安全 问题一直 以来是大众所关注的 问题 ，就 目前中国煤炭行业的发展态势来看 ，该领域 的生产安全 问题还是处于很严 峻的状态 。尤其是在煤 矿巷道掘进过程 中 ，如果遇到地质条件较差 的情况 ， 如破碎带、熔岩、山体易碎地带等条件的地质都会给 巷道的掘进带来一定的安全隐患 ，类似状况也是煤矿 重大事故的重要原因之一 。煤矿资源越来越少 ，为 了 满足生产生活的需要 ，不得不 向更深层次去挖掘 ，造 成煤矿挖掘越来越深的现象 ，越往下 ，地质结构越复 杂 ，对安全生产构成的威胁就越大 。因此做好提前预 报和及时防治 ，进行高效超前探测工作在现代煤矿 的 开采中变得十分有必要。 目前 ，煤矿井上物探工作 的 方法已经满足不 了煤矿对安全的要求 ，所 以要采取多 种途径进行井下物探作业。综合探测办法 ，将各方面 进行综合分析解释。 收稿 日期 2 0 1 4 1 0 2 7 作者简介张晓波，1 9 8 7 年生，男，山西昔阳人，2 0 1 0 年毕业 于中国矿业大学地球物理学专业，助理工程师。 1 6 0 如今 比较广泛使用的井下物探 的方法主要有 瞬 变电磁勘探 、直流电法 、电磁波技术 、雷达技术 、钻 孔测量温度法等。本文简单概述两种基本的物探发法。 1 ． 1 电波探测法 弹性波理论是 电波探测法 的基本理论基础 ，该技 术方法在对 矿井地质构造 的超前探测具有很 好 的作 用，它这方面的特点就是探测得到的结果精度高，探 测对象具有极高的针对性，该类技术主要包括 瑞利 波 、巷道地震超前预测技术 T S P 等不 同的具 体技 术 。第一种瑞利波技术 ，瑞利波技术的应用原理是借 助于煤矿井下煤层与周围岩石的波阻抗力差来对分层 界面的特征 ，继而分析断层的出现位置 。在煤矿巷道 掘进前方大于8 0 m的范围内，瑞利波技术都能够有效 进行探测作业， 探测的主要对象有 前方地质断层 ， 一 定地区的质地断裂带，煤层无故变薄等。再简单介 绍第二种井下探测技术，巷道地震超前预测技术，该 技术的运用原理是反射地震勘探技术 ，运用这反射地 震勘探技术 ，对巷道波场进行分析 ，分析结果以一维 波动理论进行解释 ，继而能够 比较好地对工作前方 的 断层位置特点进行探查 ，给开采工作提供有效的参考 资料。该技术在运用过程中受煤层顶部、底板及侧邦 2 0 1 5年第 1 期 张晓波 煤矿井下综合物探超前探测技术的运用 2 0 1 5年 1 月 异常情况的影 响比较大 ， 要求比较高 。 1 ． 2电磁法探测技术 所 以对掘进现场的实际条件 2 ． 2 制度层面 煤矿业井下物探技术中的矿井电磁法探测技术使 用 的基础是 ，煤岩体 的电性差异 ，由于 电性差异在水 中表现异常明显 ，所 以该技术对含水异常地质 的探测 十分有效 ，所涉及 到的方法主要有 直流电方法 、地 质方面的雷达、瞬变电磁探测等【lJ。矿井内使用的地 质方面的雷达技术，在地质均匀的高阻体中其效果体 现得较为明显 ，对均质高阻体 中探测的巷道十分有 效 ，在含水异常及工作前方地质异常方面作用显著。 但该技术的运用也在一定程度上存在不足之处 ，具体 来说 ，就是煤矿井下如果煤 的电阻较低 ，煤层较多 ， 就导致高频电磁的力度减弱 ，使得探测到的距离没有 预想中的远，相对于其它技术来讲过短。煤层电性的 差异是矿井中直流电探测法的基础，依据探测掘进工 作前方1 2 0 m 范围内岩石阻力的不同变化，来对地质 的换水状况、断裂状况及易碎地带的特点进行分析。也 可以通过探测煤层巷道的顶端和底端隔水层的厚度 ，继 而检验注浆的后续效果等 。瞬变电磁法 ，顾名思义是 运用电磁效果对煤矿掘进前方的地质进行勘测 。 2 煤矿井下超前探测技术的实际运用及出现 的一些 问题 瞬变 电磁法 、高密度电法 、瞬变 电磁探测技术 、 高密度电法探测技术等在实际煤矿掘进工作 中的不断 运用 ，取得了一定富有成效的效果 ，大大降低 了巷道 前进方向因不了解地质情况所带来的危险性。但该技 术在 中国的推广和运用仍然存在一定问题 ，就所存在 的问题进行了简单介绍。 2 ． 1 技术层面 煤矿井下综合物探超前探测技术对技术水平 的要 求很高 ，需要操作人员高度掌握相关的专业知识 ，并 对操作设备进行全面了解和熟悉 ，还需要具备分析所 得 数据的能力圆 ，将所得到的数据进行具体分析 ，得 出一定结果 ，把结果以通俗易懂形式表现 出来 ，并根 据所分析出的结果制定相关策略。但 目 前的问题是 ， 中国这样的相关人员很少 ，具有如此全面知识并能灵 活运用的更是少之又少 ，有些专业人员并不重视新技 术的不断更新学习 ，只停 留在 自己的经验领域 ，跟不 上现代煤矿技术的发展要求。中国高新技术不够发 达 ，对相关领域的专业知识 、前沿技术的创新力度不 够，一些前沿高新技术只能从国外引进，造成了煤矿 井下综合 物探超前 探测技术 受到 国外技 术引进 的制 约，这直接影响到超前探测技术在中国煤矿井下综合 物探方面的应用与推广。 煤矿井下综合物探超前探测技术的运用和推广需 要一个条件 良好 的制度平 台， 目前 国内煤炭行业 对这 方面 已经有所关注 ，并制定 了一些相关规范 、措施 ， 但相对于煤矿探测技术的发展来说是远远不够的。设 备的运用没有严格标准 ，造成了在购置设备时 ，因利 益诱惑 ，出现购置不合格设备的现象 。没有形成相关 责任问责制度，出现问题后相互推诿，没人能够明确 负责 ，导致一些相关人员 因没有制度的约束而在进行 井下综合物探超前技术的使用过程中，不严谨，工作 态度涣散。相关管理部门也 因为没有一定制度的制约 而不注重这方面的工作 ，导致从管理层面上就开始有 问题 出现 。 2 ． 3 资金层面 煤矿井下综合物探超前探钡 0 技术的实际运用需要 一 定资金支持 ，目前 中国新能源不断运用到实际生 产、生活中，煤炭矿井中的煤炭也逐渐减少，使生产 企业不得不加深煤炭矿井的开采深度，这就造成了生 产成本的增加 ，无形 中增加 的生产成本使得煤炭生产 企业尤其是规模较小的企业没有剩余能力去运用高科 技的设备和技术。政府部门由于加大新能源的开发和 运用 ，对有一定污染性煤炭企业的支持力度减小 ，这 也导致 目前煤矿企业缺少运用和推广煤矿井下综合物 探超前探测技术所必须 的资金。 3 结语 煤矿井下综合物探超前探测技术的运用 ，是一项 系统工程 ，不是简单孤立 的某一项技术 ，具有一定先 进性 ，但要做好这方面的工作并非一件简单 的事情【 3 J ， 需要 由很多部门、多个环节 、多个方面的全力 配合 。 而且多种水文 、地质 问题的勘探不是仅靠此类技术就 能够完成的。超前探测技术 的综合运用在煤矿开采领 域会得到广泛推广 ，煤矿井下作业在超前探测技术的 帮助下 ，其安全性会进一步提高 。该类技术 的运用规 范也会越来越健全，在不断运用和发展过程中，其技 术会逐步更新 ，为现代煤矿井下作业 的安全性提供 良 好技术保障，科学技术的进步也会为煤矿井下综合物 探超前探测技术 的进一步发展提供有效条件。 参考文献 [ 1 ] 孙二峰 ， 郭峰伟． 瞬变电磁法在煤矿井下探水中的应用[ J ] ． 技 术与 市场 ， 2 0 1 1 9 1 2 1 4 ． [ 2 ] 王朝祥， 张维， 宁甲旭． 物探方法在某矿山尾矿库稳定性 评价中的应用[ J ] ． 有色矿冶， 2 0 1 2 5 3 7 3 8 ． [ 3 ] 邓新刚， 袁汝安， 刘晓燕． 瞬变电磁技术在煤矿防治水 中的 实践与应用[ C ] ， ， 中国煤炭学会编． 第七届全国煤炭工业生 产一线青年技术创新文集． 北京 煤炭工业出版社， 2 0 1 2 ． 责任编辑 刘倩倩 1 61