瞬变电磁法在长平煤矿构造探测中的应用.pdf

2 0 1 5 年第 l 2 期 中州煤炭 总第2 4 0期 瞬变 电磁 法在 长平煤矿构造探测 中的应用 李 高健 山西晋煤 集团 长平煤 业有 限责任公 司 ， 山西 晋城0 4 8 0 0 6 摘要 为探查长平煤矿巷道掘进 中的 隐伏 构造 ， 防止 突水事件 ， 基 于矿井 瞬变 电磁 法全 空间 “ 烟 圈效应” 理 论 ， 根 据现场巷道地质 情况， 优化井 下巷道顶底板 的探测方 向和角度 ， 设计 了超前探测方案 ， 初步判断巷道 前 方存在 隐伏含水构造异常 区， 通 过对异常 区进 行超前钻探验 证 ， 确定 掘进巷道 前方存在 陷落柱。 实践表 明， 探查结果 与巷道实 际揭露情况基本 吻合 ， 肯定 了瞬变 电磁法在矿井含水构造探查应用 中的有效性和实用性 。 关键词 矿 井瞬变电磁 法； 瞬变 电磁场 ； 超 前探 测； 构造 中图分类号 P 6 3 1 ． 3 2 5 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 3 0 5 0 6 2 0 1 5 1 20 l 1 4一 O 3 App l i c a t i o n o f M i ne Tr a ns i e nt El e c t r o m a g ne t i c M e t h o d i n S t r uc t ur e De t e c t i n g o f Ch a ng p i n g Co a l M i ne L i G a o j i a n C h a n g p i n g C o a l I n d u s t r y C o ．， L t d ．，J i n c h e n g A n t h r a c i t e Mi n i n g G r o u p， J i n c h e n g 0 4 8 0 0 6， C h i n a Abs t r a c t To p r o b e t h e b ur i e d s t r uc t u r e i n t h e r o a d wa y d r i v i n g i n Ch a n g pi ng Co a l Mi ne， a nd pr e v e nt wa t e r i n r us h e v e n t ， ba s e d o n t h e wh o l e s p a c e ” s mo k e r i ng e f f e c t ”t h e o r y o f mi n e t r a ns i e nt e l e c t r o ma g n e t i c me t ho d， a c c o r di n g t o t he s i t e g e o l o g i c a l c o n di t i o n s o f r o a dwa y， t h e pr o bi ng d i r e c t i o n a nd a n g l e o f t h e r o o f a nd flo o r o f t h e un d e r g r o u nd r o a d wa y we r e o p t i mi z e d， a d v a n c e d de t e c t i o n pr o g r a ms wa s a l s o d es i g n e d．I t wa s i n i t i a l l y d e t e r mi ne d t h a t t h e r e i s bu r i e d a bn o r ma l wa t e r b e a r i ng bo d y i n f r o n t o f t h e r o a d wa y， a n o ma l i e s we r e v e r i fie d b y a dv a nc e d b o r e h o l e s ， i t wa s d e t e r mi n e d t h a t t he r e e x i s t s c o l l a ps e c o l umn i n f r o n t o f t he d r i v i n g r o a d wa y． Th e p r a c t i c a l a pp l i c a t i o n s h o ws t h a t ， e x p l o r a t i o n r e s u l t s i s c o ns i s t e nt wi t h t he s i t e e x po s i n g c o nd i t i o ns o f r o a d wa y ． The e f f e c t i v e n e s s a nd p r a c t i c a l i t y 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 me t h o d i s a ffi r me d i n e x pl o r i ng b ur i e d s t r u c t u r e o f c o a l mi ne ． Ke y wo r ds t r a ns i e nt e l ec t r o ma g ne t i c me t ho d； t r a n s i e n t e l e c t r o ma g n e t i c fie l ds ； a d v a n c e d d e t e c t i o n； s t r uc t ur e 在煤矿开采过程 中， 巷道掘进前方经常会遇到 一 些 隐伏 的地 质 构 造 ， 这 些 构 造 一 旦 含 导 水 ， 极 易 引发矿 井 突水 事 故 ， 会 对 煤 矿 安 全 采 掘造 成 极 大 的威 胁 。 因此 在 煤矿 巷 道 掘 进 中 ， 如何 及 时有 效 地 探明采掘工作面前方的含水隐伏构造是煤矿安全生 产 的重要 前提 。 目前 ， 巷 道 超 前 探 测 的 方法 主要 有 矿井 瞬变 电磁 法 、 地震超 前预 报 系统 、 矿 井 直流 电法 和超 前钻 探等 ， 但 是通过 大量 实践 证 明 ， 矿 井瞬变 电 磁法 对掘 进 巷 道 前 方 含 水 构造 具 有 较 好 的探 测 效 果 ， 并 且 具有探 测距 离远 、 方 向性 强 、 精 度高 、 施工 效 率高等优点 1 -5。如何有效利用矿井 瞬变 电磁法探 测巷道前方含水构造 ， 本文结合长平煤 矿的井下瞬 变 电磁法 探测 实例 进行 说 明。 收稿 日期 2 0 1 51 01 5 作者简 介 李高健 1 9 8 8 一 ， 男 ， 山西运城人 ， 助理工程 师 ， 2 0 1 0年 毕业于河北工程大学 ， 现从事煤矿技术工作。 1 1 4 1现场水文地质概况 此次 井 下 瞬 变 电 磁 超 前 探 测 位 于 长 平 煤 矿 4 3 1 8掘进 工 作 面 4 3 1 8 1巷 处 ， 工 作 面所 采煤 层 为 二 叠 系 下统 山西组 下 部 3煤 层 ， 3煤 层厚 4 ． 5 6～6 ． 8 3 i n ， 平 均 厚 5 ． 7 0 in， 上 距 K 砂 岩 含 水 层 3 0 ． 3 0 4 6 ． 0 7 in， 平 均 3 8 ． 8 6 in； 下距 K ， 砂 岩含水 层 5 ． 6 3～ 1 1 ． 8 1 in， 平 均 8 ． 9 7 m。该 煤层 含 泥岩 、 炭质 泥 岩 夹 矸 0～ 3层 ， 结 构 简单一 较简 单 ， 距 顶板 约 0 ． 5 0 m 和 距 底板 约 1 ． 0 0 in 的 2层 较 为 稳 定 。顶 板 主 要 为 泥 岩 、 砂质泥岩 、 次为粉砂岩 ， 局部为中、 细粒砂岩或粉 砂岩。底板为黑色泥岩、 砂质泥岩 ， 深灰色粉砂岩。 2探测 仪器设 备 此 次 4 3 1 8 1巷 掘 进 前 方 探 测 仪 器 采 用 Y C S 1 6 0 型 瞬变 电磁仪 ， 其 基 本 原 理依 据 来 自于 回线 平 面上