瞬变电磁法在封堵不良钻孔探测中的应用.pdf

2 0 15 年 第 2 期 ‘ I 撼燕 斜技 l 5 5 瞬变电磁法在封堵不 良钻孔探测 中的应用 王为 申，贾庆孟，齐长春 济宁矿业集团有限公司霄云煤矿，山东 济宁2 7 2 2 1 3 摘要利用矿井瞬 变电磁 快速 、无损、对低 阻体反应 灵敏 的特点 ，对巷道前方封堵不 良钻孔 的富水性进行 了探 测 ，并通 过钻探进行了验证。为封堵不良钻孔的治理工作提供了依据，在保障煤矿安全生产的同时避免了资源的浪费。 关键词瞬 变电磁封堵 不 良钻孔超 前探 测 中图分类号P 6 3 1 ． 3 2 5 文献标识码B d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 5 2 8 0 1 ． 2 0 1 5 ． 0 2 ． 7 2 Appl i c a t i o n of M i ne Tr a ns i e n t El e c t r oma gne t i c M e t hod i n Unf a vo r a bl e - Bl o c ki ng Bo r e ho l e Wa n g We i - s h e n ，J i a Q i n g - me n g ，Q i C h a n g - c h u n Xi a o y u n C o a l Mi n e ， J i n i n g Mi n i n g I n d u s t r y Gr o u p ， S h a n d o n g J i ’ n i n g 2 7 2 2 1 3 Ab s t r a c t M i n 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 wa s u s e d t o d e t e c t t h e Un f a v o r a b l e - b l o c k i n g b o r e h o l e s ， b e c a u s e O f i t s c h a r a c t e r i s t i c o f c e l e r i t y , n o n - d e s t r u c t i v e a n d r e s p o n s i v e t o l o w r e s i s t i v i t y b o d y ． T h e wa t e r y o f u n f a v o r a b l e - b l o c k i n g b o r e h o l e i n n f r o n t o f t h e r o a d wa y wa s p r o b e d a n d v e rifi e d b y d r i l l i n g ． T h e r e s u l t c a n p r o v i d e s u g g e s t i o n s f o r u n f a v o r a b l e b l o c k i n g b o r e h o l e g o v e rni n g t o e n s u r e t h e s a f e ty and a v o i d t h e wa s t e o f r e s o u r c e s a t t h e me an t i me ． Ke y wo r d s t r a n s i e n t e l e c t r o m a g n e t i c u n f a v o r a b l e b l o c k i n g b o r e h o l e a d v a n c e d e x p l o r a t i o n 地 面水文地 质钻探 是煤矿 防治水 的关键技 术 ， 然而封堵不 良钻孔往往与各含水层之间存在水力联 系，易形成导水通道 ，诱发矿井突水。矿井一般通 过检 查封孔 资料 了解 钻孔封 孔状况 ，采 用重新启 封 钻孔或留设防水煤柱 的方法预防突水事故。但是对 于封堵不 良钻孔是否导通含水层、是否影响煤矿采 掘工作调查不清，造成了盲 目的施工和煤炭资源的 浪费 ⋯ 。因此查明封堵不 良钻孔的富水性 ，能够 有效预防煤矿突水事故的发生 ，提高生产效率。 目前井下超前探测的方法主要有矿井瞬变电磁 法 、矿井直流电法 、震波超前探测和地质雷达等 引 。封堵不 良钻孔导通含水层会造成地层电阻率 的降低，表现为低阻异常。相比较于其他方法，矿 井瞬变电磁技术对低阻反应灵敏 、施工效率高、指 向性强 、不受高阻层屏蔽，因此济宁矿业集团霄云 煤矿选择采用矿井瞬变电磁法对封堵不良钻孔富水 性进行了探测，为进一步的防治工作提供依据。 1 矿井瞬变电磁法基本原理及特点 1 ． 1 基 本 原理 收稿 日期2 0 1 4 1 l 一 0 3 作者简介王为申 1 9 7 1 一 ，男，山东邹城人，本科学历，现 任济宁矿业集团有限公司霄云煤矿地测副总工程师，主要从事煤 矿 地测技 术管理工作 。 瞬变 电磁法是利用不接地 回线抑或接地线源供 以 方波脉冲电流，向地下发射一次脉冲电磁场 简称一 次场 ，在一次场间歇期，利用回线、磁探头或接地 电极来观测由地质体感应产生的二次涡旋电流场的衰 变特征，即二次场，对观测数据进行处理分析可得出 地下介质体的电性分布特征，进而实现解决相应地质 问题的一种人工源地球物理探测方法 J 。 1 ． 2 特 点 1 矿井 瞬变 电磁 通 常是 在掘 进或 回采 工作 面施工 ，受工作空间所限，观测装置一般采用多匝 小回线 边长基本小于 3 m，通常采用重叠、共 中心 等装置形式 ，相 比地 面探测 ，矿井 瞬变 电磁法 所采用的设备装置更为轻便 ，数据采集工作量小 ， 施工效率高 、成本低。 2 矿井 瞬变 电磁法 探测 时 ，可 以调整 收发 线圈与巷道侧帮、顶底板 、掘进前方之间的角度 ， 以实现对侧帮 、顶底板及掘进前方一定范围内的含 导水地质体进行探查 ，以确定其位置及发育规律。 3 瞬变 电磁场的扩散和传播规律复杂，在 井巷内进行激发 ，磁力线不仅仅沿探测方向传播 ， 而且从发射回线沿各个方向朝巷道顶底板、侧帮传 播，利用接收机观测得到的响应信号实际为巷道周 围岩层响应的综合叠加 ；同时 ，井下电气设备、掘 2 0 1 5年第 2期 童 娃茬 斜技 1 5 7 3结论 根据瞬变电磁探测结果 ，在探测范围内无明显 垂 向低阻异常，J l O 一 1 富水性相对较弱，矿井瞬变 电磁技术为钻探工程提供 了 “ 靶区”，能够指导探 放水钻孔的设计和施工 ；同时对煤矿处理封堵不 良 钻孑 L 提供了依据，在保障煤矿安全生产的同时避免 了煤炭资源的浪费。 但是在后续的巷道掘进和工作面回采过程中要 做好水文地质观测和地质编录，避免因采掘工作影 响造成构 造和封堵不 良钻孔 的出水 。 【 参考文献 】 [ 1 ] 葛江林 ． 封闭不良钻孔的井下封堵技术与实践 [ J ] ． 中州煤炭 ，2 0 0 7 1 5 4 5 5 ． [ 2] 韩德品，李丹，程九龙 ． 超前探测灾害性含导水 地质构造的直流电法 [ J ]． 煤炭学报， 2 0 1 0 ，3 5 46 3 5 6 3 9 ． [ 3] 王齐仁，杨天春 ． 隧道地质灾害超前预报的地震 反射法 [ J ]． 地球物理学进展 ，2 0 0 6 ，2 1 2 6 43 64 9． [ 4] 于景郇 ． 矿井瞬变电磁法勘探 [ M]． 徐州中国 矿业 大学出版 社 ，2 0 0 7 ． 上接 第 1 5 0页 耗进行测试 ，测试时间确定为清理的前一天。在管 路清理后 ，再次对排水管路的流量进行测试。计算 出管路清理提升效率。 测试效果 整个清理过程持续时间为三天，其 中包括清理前测试 、清理 、清理后测试三部分，经 过清理前后测试情况对比 表 1 ，清理后排水效 率较清理前提高 9 4 ． 2 ％左右。 表 1 清理前后同一测点流量测试对比表 清理前测 2 0 1 4 ． 1 0 ． 1 6 2 0 1 4 ． 1 0 ． 1 6 2 0 1 4 ． 1 0 ． 1 6 2 0 1 4 ． 1 0 ． 1 6 2 0 1 4 ． 1 0 ．1 6 试时间 1 0 2 5 1 0 3 0 1 0 3 5 1 0 4 0 1 0 4 5 清理前测 试流量 6 3 ．7 5 m 1 6 5 ． 3 6m3／ h 6 4 -2 0m3 ／ h 64．8 8 m m 6 2 ．6 8 m3 ／ h 清理后测 2 0 1 4 ． 1 O ． 1 8 2 0 1 4 ． 1 0 ． 1 8 ． 2 0 1 4 ． 1 O ． 1 8 2 0 1 4 ． 1 0 ． 1 8 2 0 1 4 ． 1 0 ． 1 8 试时间 1 5 2 5 1 5 3 0 1 5 3 5 1 5 4 0 1 5 4 5 清理后测 1 2 5 ．5 5 m 1 2 3 ． 5 9 m3 ／ h 1 2 5 ．2 2 m3 ／ h 1 2 5 ． 3 0 m3 ／ h 1 2 3 ． 4 0 m3 ／ la 试流量 总结 r 1 2 4 ． 6 1 2 - 6 4 ． 1 7 4 ／ 6 4 ． 1 7 4 X 1 0 0 ％ 9 4 ．2 ％ 排水效率提高 9 4 ． 2 ％ 图 4 清理前后 同一处 管道 内壁成相 对比 3 应用中遇到的 问题及解决方案 3 ． 1 清管器的合理使用 第二轮清理中，清管器 9 0 m m在第一天 的施工中并未排出，第二天才顺利排 出。造成这一 现象的原因是 经过第一轮 中7 0 m m 的清管器 的清理 ，管路内污垢减少 ，管径变大，第 2 个清管 器的尺寸仅比第 1 个稍大一点，造成水流从清管器 四周流走 ，清管器本身受力减小，在管路 中前进缓 慢 。以后施 工要根 据每一轮 清理的情况放 入合适 尺 寸 的清管器 ，不 能程式 化清理 ，浪费不必要 的时间。 3 ． 2 清理前准备工作的完善 清理完毕进行数据测试时，打开水泵 出水 口阀 门，流量计就没有信号。经现场分析查找，发现水 泵吸水 口笼头处被杂物 石子、塑料布等 堵塞， 吸水量不足使得管路中有空隙，造成流量计信号不 稳定。经现场清理后 ，超声波流量计恢复正常。 4 结 语 水压 白旋刺柱式清管器清理管道技术，经工程 案例实践证明，其清理井下管路中淤积固化物，工 艺简单 、安全系数高 、清理效果好 、节能效果明显， 对煤矿井下管道清理方案制定 、工程实施具有指引 作用，取得良好的经济效果，具有一定推广价值。 【 参考文献 】 [ 1 ] 国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全检查 局 ． 煤矿防治水规定 [ M ] 北京煤炭工业出版社， 2 009 ． [ 2] 唐建国，朱保罗 ． 排水管道非开挖修理技术的分 类和选择 [ J ]． 给水排水，2 0 0 5 6 ． [ 3] 张世娟 ． 关于排水管道淤泥问题的讨论 [ J ]． 黑 龙 江科技信 息 ，2 0 0 4 4． [ 4] 张序明，铜冶煤矿排水管道除垢技术 [ J ]． 煤炭 科 学技 术 ，2 0 0 4 44 2 4 3 ． [ 5] 郑秋喜 ，杨艳秋 ． 水力清管技 术及其应用 [ J ]． 煤炭科技 ，2 0 0 2 8 6 4 6 5 ． [ 6] 王成军 ． 煤矿管道除垢机器人的设计 [ J ]． 煤矿机 械 ，2 0 0 9 82 4 2 6 ．