电透视技术在煤矿井下陷落柱探测中的应用.pdf

I S S N 1 6 7 1一2 9 0 0 C N 4 3一1 3 4 7 / T D 采矿技术第7 M i n i n g T e c h n o l o g y 第2期 V o l . 7 , N o . 2 2 0 0 7年6月 J u n . 2 0 0 7 电透视技术在煤矿井下陷落柱探测 中的应用 李耀华， 杨怀敏 河北工程大学资源学院， 河北邯郸市 0 5 6 0 3 8 摘要 物探技术以其成本低、 见效快等优势在水文、 工程地质及其他领域得到广泛应用。 以观台谋矿采用电透视技术在不同 巷道交替探测陷落柱为例， 根据现场不同位置的探测 数据绘制电队率曲线， 首先对每条曲线上电阻率的变化情况进行分析， 确定陷落柱边界， 再将分析结果进行综合， 推断出陷落柱的范围及形态， 避免了安全隐患， 为矿井生产安全 提供技术保证。 关键词 陷落柱; 电透视; 电阻率; 安全生产 观台煤矿位于河北、 河南两省交界处磁县境内， 目 前开采的2 煤， 其顶板为粉砂岩， 底板为砂质泥 岩， 岩层赋存稳定。 2 0 0 4 年8 月， 在一 2 7 0 西回风巷 掘进时发现有明显的构造变化。为保证矿井安全生 产和消除隐患， 采用电透视勘探方法对其进行探测。 通过对探测资料的分析， 确定该构造确为陷落柱， 并 查清了其平面展布范围及形态特征， 从而为矿井生 产安全提供了技术依据。 1 工作方法 1 . 1 工作原理 电透视技术采用直流供电， 在一条巷道内布置 供电点供电， 在相邻巷道内布置测量点接收电信号。 研究两巷道间地质体的电场变化规律 〔 ’ 一 ’ ]见图 1 。当电信号穿越地质异常体时， 受异常体的吸引 和排斥作用影响， 电场线在异常体附近就会产生发 散和集中现象， 对应位置接收刘的信号也就会明显 偏离 背景场数值[’]。当 异常体为高阻时， 测量点的 视点阻率表现为高阻异常; 当异常体为低阻时， 测量 点的视点阻率表现为低阻异常。 此次探测采用定点法进行观测， 即供电电极在 一定时间内相对固定位置， 测量点在一定范围内逐 点测量其电阻率值。 1 . 2 工作布置 根据现场条件及解决问题的需要， 电透视探测 的2 个发射点即供电点A 1 , A 2 均位于一 2 7 0 西回风 巷内。其中， A l 供电点位于柱体一侧， A 2 供电点位 于柱体另一侧距三下山巷道4 0 m处， 两供电电 极之 间相距约1 5 5 m . A l 供电时， 因临近西运输大巷的 巷道已废弃， 故将测量接收点布置在 一 2 7 0 西运输 大巷1 7 5 - - 2 8 5 m及下山巷道2 9 5一 3 5 5 m范围内。 在一 2 7 0 西运输大巷布置接收点 1 2个， 间距为 1 0 m ; 在下山巷道有1 3 个接收点， 间距为5 m o A 2 供 电时， 在 一 2 7 0西运输大巷4 0 - 2 3 0 m的范围内布 置测量接收点2 0 个， 间距为1 0 m o 图1 电透视原理 2 资料解释 现场探测结束后， 对探测所得数据资料进行整 理， 并绘制电法透视曲线图。 A l 供电时， 由图2 a 中曲线分析可知， 在下山巷道2 9 5 一 3 0 5 m范围内， 由于开采巷道的影响， 致使电阻率值偏高。在3 0 5 一 3 1 5 m电阻率较高， 而3 1 5 m处出现一个低值是 因为存在断层破碎带。由于3 2 5 一 3 3 5 m段靠近陷 落柱， 电阻率值呈下降趋势。3 3 5 一 3 5 5 m明显低于 其它巷段电阻率值。 分析认为， 陷落柱导电性较好， 总体呈低阻。因此， A 1 一 3 3 5 m C 1 连线位置即是 陷落柱边界位置。 由图2 b 中曲线分析可知， 在一 2 7 0 西大巷探 测段内， 电阻率总体较高是受开采巷道的影响。在 开切眼 采矿技术2 0 0 7 , 2 2 0 5 m时， 电阻率明显降低， 特别是在2 1 5 一 2 3 5 m 巷段， 电阻率值最低， 这是因为与巷道侧方采空区局 部积水有关， 并非陷落柱影响。 2 4 5 一 2 8 5 m为高电 阻带， 这是因为多条巷道及侧方采空区的影响所致。 5 t A l T 山 -1 2 0k 6 . o r 5 . 5 } 一A 2 - 2 7 0 西大巷 _ 5 . 0 r E 4 . 5 r 。4 -o r n .} 3 . 5 r\ 汀s . or } \ 枯勺。 巴L。 一 I、 a 2 .0 1 . 5 rl 1 .0 卜一一入 / 0 . 5Les一曰一‘v 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 1 4 0 1 6 0 1 8 0 2 0 0 2 2 0 八口八口 官. 测点位 m 图3 A 2 供电电透视曲线 25幼场10 ‘巴口、‘ 0 . 5 1。 ， _ _ 、 _、 ， - 一， ， 、一 2 9 6 3 0 0 3 0 6 3 1 0 3 1 5 3 2 0 3 2 6 3 3 0 3 3 5 3 4 0 3 4 5 3 5 0 3 5 5 测点位1 m a 2 5r 官 2 0 } A 1 - 2 7 0 西 大 巷 析， 确定该陷落柱位于2 “ 煤层位， 截面形态呈椭圆 状， 预测陷落柱长轴方向与一 2 7 0 西回风巷斜交， 上 山方向边界距回风巷约3 5 m . 3 结语 电透视技术应用于井下陷落柱探测是可行的， 它不仅可以探测不均匀地质体的存在， 还能快速有 效地圈定地质体的范围 及形态， 从而消除安全隐患， 为煤矿安全生产提供有利的地质保障。此项工作结 束后， 又采用三维地震方法对陷落柱的另一半进行 了勘探， 为防治陷落柱突水， 将原回风巷改道在陷落 柱的西侧， 并采取了一系列相应措施加以防范。 参考文献 [ 1 〕储 绍 良 . 矿 井 物 探 应 用 [ M ] . 北 京 煤 炭 工 业 出 般 社， 1 9 9 5 . [ 2 〕刘国林. 物探技术在探测岩溶陷落柱中应用〔 J ] . 煤炭工程， 2 0 0 3 , 8 4 一 6 . [ 3 ]刘志新， 等. 矿井直流电透视方法技术研究【 J ] . 安徽理工大 学学报 自 然科学版 , 2 0 0 3 3 6 一 1 3 . [ 4 〕傅良 魁. 应用地球物理教程[ M ] . 北京 地质出版社， 1 9 9 1 . 勺n份 .‘乙口、‘ O f，，，，、 ，、一 冲司‘ 1 7 0 1 8 0 1 9 0 2 0 0 2 1 0 2 2 0 2 3 0 2 4 0 2 5 0 2 6 0 2 7 0 2 8 0 2 9 0 测点位 m b 图2 A 1 供电电透视曲线 A 2 供电时， 由图3中曲线分析可知， 在 一 2 7 0 西大巷4 0一 9 0 m巷段， 电阻率值明显低于其它巷 段， 主要是此陷落柱导电能力较强。9 0 m电阻率开 始增大， 1 0 0 m处呈现峰值， 这是因为陷落柱和基岩 交替边界处岩性明显变化所致， 所以陷落柱边界位 置在A 2一 9 0 m C 2 连线一带。1 1 0一 1 7 0 m电阻率 逐渐升高， 1 9 0 m出现峰值与巷道及侧方采空区有 关。 2 1 0 一 2 2 0 m巷段内测量电阻率值较低， 是受断 层破碎带的影响， 以及与巷道侧方采空区内局部积 水有关。 以上通过对数据资料和电透视曲线的综合分 州M心和M户一护 刊咬爪州阶‘帕咯荆阴户N计一M 命 收稿日 期 2 0 0 6 - 1 2 - 0 7 作者简 介 李推华 1 9 8 2 一 ， 男， 山西太原人， 生， 主要从事矿产普查与勘探研究， E一 m a il 在读硕士研究 li y a o h u a _ a b c s i na. c o m o 鞍 钢 美 巨 建 矿 J L ,2 ;, 司 口 气 才 趁 合 矿 产 资 i s 由 鞍钢集团 公司整合旗下多家矿山企业统一组建的 鞍钢集团 矿业公司不久前揭牌成立。新公司整合鞍钢所有铁矿 资源， 将为鞍钢实现矿产资源统一规划、 统一开发的发展战略打下组织保证。 鞍钢集团 矿业会司 是在整合鞍钢集团 鞍山 矿业公司、 鞍钢集团弓长岭矿业公司等原料生产企业的基础上组建而成 的。鞍钢集团各家 犷山企业去年不 计实 现铁矿石产量4 4 9 8 万t 、 铁精矿1 8 0 3 万t ， 可以满足去年鞍钢钢铁生产7 0 以上 的原料需求。鞍钢计划到2 0 1 0 年实 现年产钢2 5 0 0 万t 左右， 对铁矿资源的需求将有一个大的 提升。 据介绍， 原先几家矿山分开经营的模式， 不利于 矿山系 统整体竞争优势的发挥， 制约了自 身的发展。新公司组建后， 进一步加大了 改革和管理力度， 完善了 体制和机制， 使鞍钢犷山真正成为一个统一、 规范、 协调、 高效的整体。鞍钢是新 中国最早的大型钢铁联合企业， 其生产规模在钢铁企业中 位居全国 前五名。