瞬变电磁仪在掘进巷道超前探测中的应用.pdf

煤矿 现代化 2 0 1 2 -r 第6 期 总第1 1 1 期 瞬变电磁仪在掘进巷道超前探测中的应用 赵方亮 山西长平煤业有限责任公司。 山西 晋城 8 0 0 0 摘要本文简述了瞬变电磁法的基本原理及探测方法，介绍了在长平矿掘进巷道超 前探测中的应用情况， 对矿井防治水工作具有一定的推广意义。 关键词瞬变电磁仪 ； 超前探测 中图分类号 T M9 3 0 ． 1 2 4 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 9 0 7 9 7 2 0 1 2 0 6 0 0 3 8 0 3 长期以来 ， 掘进巷道前方的地质构造异常、 顶底 板突水灾害等问题一直困扰着煤炭开采。对各种引 起矿井水害发生的突水构造提前预测预报，是防止 矿井突水灾害发生的重要措施。目前采用的预测方 法主要是根据矿井已有的水文地质、构造地质和钻 探资料 ， 借助于各种物探方法探测进行综合分析。 瞬 变电磁法是物探仪器中比较先进的一种探测技术 ， 属于交流电法， 具有施工便捷、 装置灵活、 设备轻便 的优势 。瞬变电磁法在长平矿井掘进巷道超前探测 进行应用后， 取得了良好的效果。 1 瞬变 电磁 法原理 瞬变 电磁法或称时 间域 电磁法 ，简称 T E M或 T D E M， 它是利用不接地回线或接地线源向地下发射 一 次脉冲电磁场， 在一次脉冲电磁场间歇期间， 利用 线圈或接地电极观N-次涡流场的方法。瞬变电磁 法探测具有定向性 方位性 好 ， 可用于井下全方位 探测 ，既可以用于掘进头前方 ，也可以用于巷道侧 帮、 煤层顶底板探测等。 瞬变电磁法测量装置 由发射 回线和接收 回线两 部分组成， 工作过程分为发射、 电磁感应和接收三部 分。图 1 发射栈暖 } ／ 一 l 、 、 ． 异常体 图 1 瞬 变电磁法测量装 置 2 井下施工方法研究 井下瞬变电磁法的施工按照施工位置大概可分 为 2 类 探测迎头的做角度法、 探测两帮及顶底板的 平移法。 2 ． 1 迎头做角度探测 由于迎头的施工空间有限 ，不可能按照平移方 法施工，且迎头探测的目的要求对迎头及左右帮有 所探测 ， 这就照成 了迎头探测的特殊性。 探测分水平 和垂直两个方向扫描 ， 水平方 向主要 控制巷道两侧帮及前方的含水构造， 垂直方向主要控 制顶板、 底板及前方的含水构造。在等值线图上刻度 显示左方为正， 右方为负， 上方为正， 下方为负。水平 方向扫描左右各 5 O 。范围 ，每 l 0 。一个测点 ，共 l 1 个测点，垂直方向相似，扫描上下各 5 0 。范围， 每 1 0 。一个测点， 共 1 1 个测点。 探测布置示意图见图 2 图2 L l 线瞬变测点布置平面图L 2线瞬变测点布置剖面图 探测成果见图 3 8 O 曲 S O柏3 o 2 0 1 0 0 v 1 0 2 o． 3 0 4 O O． 6 o O 图 3 掘进 头左右做角度 探测成果 图 由于围岩或煤层在充水的情况下，电阻率会明 显减小 ， 在成果 图上显示 为蓝色和绿色区域 ， 红色虚 线表示含水异常区的边界。 2 ． 2 两帮及顶底板平移法 在探测两帮及顶底板 时 ， 由于探测采用小线框 ， 点距可以根据勘探任务要求变化 ，沿着一条测线点 距一般布置 5 m或 1 0 m， 实际测量时 ， 为了在巷道内 探测到工作面顶板砂岩层的富水区域，采用多匝线 框， 线框尽可能靠近目标体一侧。 探测布置示意图如 见图 3 38 ～ 未／ 煤矿 现代化 2 0 1 2 年第6 期 总第1 1 1 期 数来看， 多报次数为 4次， 探测总次数为 2 9 次， 整体 探测成功率 8 6 ． 2 ％。 表 1 探测异常统计表 5 评价 瞬变电磁法对含、 导水构造等低阻体反应敏感， 而 不含水的采空区大多是高阻， 所以采用瞬变电磁法可 以较为准确地圈出含水构造和积水采空区的边界和范 围。 重点水文异常区为测区内富水性较强的区域， 为水 害威胁区域， 需要特别重视， 进行钻探验证； 一般水文 区的富水l生 一般，在生产应注意加强顶底板的保护。 6 结论与建议 物探方法必须同钻探、 化探方法紧密结合， 进行详 细水文地质分析 ， 才能对预测预报工作起到指导作用。 在巷道掘进或煤层开采时，必须考虑顶板冒落、 底板破 碎等扩大原有裂隙通道或增加新导水通道的可能性。 采掘前开展水文物探工作， 特别是在采掘区域接近三 维地震、 电法勘探异常部位时应先探后掘、 先治后采 ， 观察记录水文地质条件变化情况 ，实施针对性更强和 更有效的防治水技术措施 ， 才能保证安全生产。 参考文献 【 1 ] 陈忠仁 ， 陈芳靖 ， 王 惠． 一种 高性 能瞬 变 电磁接 收机 的研 制[ J ] ． 工矿 自动化， 2 0 0 8 3 5 ～8 ． 【 2 】 武强， 等编． 矿井水灾防治【 M] ． 北京 中国矿业大学出版社， 2 0 0 2 ． 作者简介 赵方亮， 1 9 8 1 一 ， 男， 助理工程师 现在晋煤集团长平公司 地质测量部从事地质防治水工作。 收稿 日期 2 0 1 2 6 2 Ap p l i c a t i o n o f T E M 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 s t r u me n t a t t u n n e l i n g r o a dwa y a d v a nc e d e t e c t i o n Z h a o F a n g l i a n g S h a n x i C h a n g P i n g C o a l Mi n i n g C o ． ， l t d ． ， J i n c h e n g ， S h a n Xi ， 0 4 8 0 0 0 Ab s t r a c t T h i s p a p e r d e s c r i b e s t h e b a s i c p r i n c i p l e s o f T E M t r a n s i e n t e l e c t r o ma g n e t i c m e t h o d a n d d e t e c t i o n me t h o d s ， a s w e l l a s a p p l i c a t i o n a t a d v a n c e d e t e c t i o n i n Ch a n g p i n g t u n n e l i n g r o a d w a y ， p r e s e n t i n g d e f i n i t e p o p u l a r i z a t i o n s i gn i fi c a n c e t o c o a l Mi n e Wa t e r C o n t r o 1 ． Ke y wo r d s T E M i n s t r u me n t ； a d v a n c e d d e t e c t i o n 上接 第 1 5页 安装期间对切眼内的锚网索受力情况及围岩变 形进行了检测 ， 支护效果良好， 满足要求。 5 锚网索支护要求 打设锚杆、 锚索时， 严格控制眼孔深度及锚固剂 的凝固时间， 并按要求进行二次紧固。 保证锚杆的预 紧力矩≥1 0 0 N m，锚固力≥4 0 k N ，锚索锚 固力 ≥ 1 0 0 k N， 铁丝锚杆锚固力≥1 0 k N 。紧固锚杆 、 锚索时， 钢筋网紧贴岩壁 ， 锚杆的托盘紧贴钢带， 锚索的托梁 紧贴钢筋 网。 6结论 实践证 明在切眼的复合顶板 内送切 眼技术上是 可行的。 锚网索联合支护， 其具体作用就是通过对顶 锚杆在一定预紧力作用下进行端锚 ，使端锚范围内 的复合岩层在锚杆的弹性压缩下形成组合梁，同时 利用锚固于稳定岩层中的锚索对给合梁在一定预紧 力作用下进行悬吊， 进一步增强组合梁的支护强度。 切眼如果不挑顶至 5 一 l煤层砂岩顶 板而采用 架棚支护， 架棚的工字钢支架必须重新设计， 架棚支 架尺寸较大， 施工难度大 ， 进度慢， 且维修量大。 切眼 安装支架时支架回收比较困难，影响正常的采面安 装时间， 因此架棚支护不可取 。 锚 网索联合支护较好 的解决 了支护问题 ，改善 了顶部围岩的应力状态 ， 保证了支护质量 ， 提高了施 工进度 ， 自拐切眼到施工到位， 总共历时一个月， 能 比架棚支护缩短两个月时间， 施工劳动强度低， 整体 上安全经济高效。 参考文献 [ 1 】 钱呜高， 石平五， 许家林．矿 山压力和岩层控制【 M ] ． [ 2 】 张茂． 锚杆支护技术的应用现状和前景分析[ J ] ， 太原科技 ， 2 0 0 5 2 6 O 一 6 1 ． [ 3 】 许帮责．大断面巷道综掘一次成巷锚杆支护试验研 究[ J 】 ， 采矿与安全工程学报， 2 0 0 6 3 3 7 0 3 7 3 ． [ 4 ] 高翔．复合顶板巷道锚杆支护技术在西山矿区的应用[ J ] ， 西山科技 ， 2 0 0 2 3 2 5 2 6 ． 作者简介 齐银波， 男， 1 9 8 4年出生， 陕西宝鸡人 ， 学历 本科 ， 职称 助理工程师。 研究方向 生产技术科研管理； 毕业于西安科技 大学采矿工程专业 ，现在陕西铜川鸭 口煤矿有限责任公司生 产技 术科 工作。 收稿 日期 2 0 1 2 一 l 1 1 2 4 0