综合物探技术在王晁煤矿12207工作面的应用.pdf

煤炭与化工 Co al and Chemical Industry 第43卷第7期 2020年7月 Vo l.43 No .7 Jul. 2020 地测与水害防治 综合物探技术在王晁煤矿12207工作面的应用 王玉 山东省煤田地质局物探测量队，山东济南250104 摘要井田在开采设计前，需要准确掌握煤层水文地质情况。以王晁煤矿12207工作面为 工程背景，利用三维地震法与瞬变电磁勘测法相结合的综合物探方法对12207工作面煤层区 域进行了勘测，确定了积水采空区以及断层范围及位置，煤岩层走向等地质情况，并对部分 区域勘测结果进行了打钻验证，验证结果与勘测结果一致，表明了综合物探结果准确可靠， 为采区的开采设计以及回采提供了安全保障。 关键词水文地质；综合物探；水害防治 中图分类号TD74 文献标识码A 文章编号2095-5979 2020 07-0062-04 Application of comprehensive geophysical prospecting technology in 12207 working face of Wangchao Mine Wang Yu Survey Team of Shandong Coal Geology Bureau, Jinan 250104, China Abstract Befo re mining design, the mine field needs to accurately grasp the hydro geo lo gy o f co al seam. The 12207 wo rking face o f Wangchao Mine was taken as the engineering backgro und, a co mprehensive geo physical pro specting metho d co mbining 3D seismic metho d and transient electro magnetic survey metho d were used to survey the co al seam area o f the 12207 wo rking face, and the waterlo gged go af area and fault range and lo catio n were determined. The geo lo gical co nditio ns such as the stratum and the drilling results o f so me areas were verified by drilling. The verificatio n results were co nsistent with the survey results, indicating that the co mprehensive geo physical pro specting results were accurate and reliable, which pro vided safety guarantee fo r mining design and mining in lhe mining area. Key wo rds hydro geo lo gy; co mprehensive geo physical pro specting; water hazard preventio n 瞬变电磁法和三维地震法地质水文条件勘察的 主要方法，各有利弊，将2种方法结合使用是目前 主要的地质勘测手段。本文利用2种勘测方法相结 合的综合物探法，对王晁煤矿12207工作面的地质 水文进行勘察，为矿井的开采设计以及安全生产 提供保障。 1矿井勘探区域概况及地质特征 1.1勘探区域概况 王晁煤矿东南部以8、9、10、11、12、13号 拐点连线为界与滕州市级索煤矿为邻，西南部以 13、1号拐点连线为界与枣矿集团新安煤矿为邻， 西北部以1、2、3、4号拐点连线为界与枣矿集团 滨湖煤矿为邻，北部以4、5号拐点连线为界与滕 州市锦丘煤矿为邻，东北部以5、6、7、8号拐点 连线为界与枣庄市留庄煤矿为邻。矿井主采12下煤 层，伪顶为厚度0.15 -0.50 m、平均0.23 m的泥 岩；直接顶板以泥岩为主，平均厚度2.83 m,粉砂 岩次之，平均厚度5.42 m,砂质泥岩较少，平均厚 度5.15 m，偶为细砂岩。伪底一般为泥岩，平均厚 度0.15 m;直接底为八灰，平均厚度2.09 m,偶为 泥岩或粉砂岩。顶板初垮步距11.5m,最大控顶距 4.2 m,周期来压不明显。与王晁煤矿周边相邻的 留庄煤矿、新安煤矿、滨湖煤矿、锦丘煤矿在矿井 责任编辑张彤 DOI 10.19286/ki.cci.2020.07.016 作者简介王 玉1968-,女，山东滨州人，工程师。 引用格式王 玉.综合物探技术在王晁煤矿12207工作面的应用[J].煤炭与化工，2020, 437 62-65. 62 王 玉综合物探技术在王晁煤矿12207工作面的应用2020年第7期 边界附近100 m范围内无采空积水区分布。但南邻 级索煤矿在边界的部分地段存在越界开采王晁煤矿 12下、16煤层资源问题，且矿区范围内曾有小煤 窑破坏区4 8个，同时采空区积水。 1.2勘测区域地质特征 1.2.1 勘测区域地质电性条件 瞬变电磁法的主要作用原理为对不同物质电阻 率差异的检测。通过矿井原有钻孔资料，矿井含煤 地区主要位于地层中深部，为石炭一二叠系地层， 电阻率为中一高反应；煤层上中深区域为二叠系地 层，泥岩及砂岩含量较高，电阻率为低反应；矿井 浅部区域为新近系地层，电阻率为高反应；煤层下 部深部区域为奥灰层位，电阻率为高反应。当碰到 地质异常区域，如岩层富水区域、含水断层、含水 裂隙以及含水破碎带区域时，异常区域范围内的电 性会发生明显变化，表现为低阻异常。 1.2.2勘测区域地质地震条件 从已知钻孔资料揭露的情况来看，含煤地层为 石炭二叠系地层，岩性组合沉积性较为稳定，12 T 号煤的物性及密度差异性明显，有明显的响应特 征，地震反射波的条件较为良好。 2勘测方法施工布置 勘测所使用的瞬变电磁法设备为加拿大生产的 V8多功能瞬变电磁设备，该设备具有精度高、抗干 扰能力强、勘测范围大、体积小以及使用方便等优 点，是目前在国际层面使用最多的勘测系统设备之 _。测点布置方式为垂直于地层及构造走向布置。 三维地震设备同样使用加拿大生产的Aries数 字地震仪，观测系统符合10线5炮制规则。三维 地震法布置方式与瞬变电磁法布置方式相同。 3资勘探结果处理 3.1三维地震数据处理 利用Geo Frame 4. 5三维解释系统对得到的三 维地震勘测结果进行解释。图］为三维地震法勘测 的时间剖面图。 通过图1中反射波出现的错断、扭曲以及产状 突变现场来对异常地质构造进行分析。图1 a、 图1 b中反射波有明显的错断扭曲现象，表明 此处有断层区域。图1c中反射波表现为同相 轴凌乱或消失，结合已有地质资料可知，此处为小 煤窑采空破坏区。 3.2瞬变电磁数据处理 将勘测采集的数据进行处理，对偏差较大的数 据进行剔除，将处理完的数据输入到专业软件中， 转换为视电阻率以及相对应的高程参数，并绘制视 电阻率断面图，如图2、图3所示。 图2为87测线视电阻率断面图。右上方黑色 方框代表测区边界范围，黑色虚线代表87测线的 测量位置。结合钻孔资料，对应找到了 12下号与 14号煤，并对煤岩层走向进行了判断。 由图2可以看出，在纵向方向上，随着深度的 增加，视电阻率随之降低，与实际地层的电性特征 相符合。在横向上，随着点号的增加，视电阻率整 体逐渐升高，但在点号68-98号，12下号煤附近 出现异常低阻区，证明此处出现异常，将其命名为 12下号异常区。根据已有的地质资料，发现测得的 该处异常区与已知的采空破坏区位置一致，同时结 合三维地震数据，发现断层F131位置在80点号附 近，断层F138位置在点号90附近。综合分析，12下 号异常区存在采空破碎区以及断层破坏区，且破碎 区内含有积水。 a断层错断地震时间剖面图 0.112 0.200| 180 170 160 150 140 130 鶴 “■ F138.ni b断层扭曲地震时间剖面图 270 260 250 240 230 220 210 200 190 180135 0.041 c小煤窑破坏区地震时间剖面图 图1三维地震勘测时间剖面 Fig. 1 3d seismic survey time pro file 63 2020年第7期煤炭与化工第43卷 1 150 1 100 1050 1000 950 900 850 水平距离/m 图2 87测线视电阻率断面 Fig. 2 Apparent resistivity sectio n o f 87 survey line 700 800 900 1 000 1 100 1 200 1 300 E ・ u E ・ u 二蛊養 图3为207测线勘测结果断面图，测线位于 整体测区后方位置，并根据钻孔资料，对应找到 了 12下号以及14号煤位置，并对其走向进行了 分析。 1 150 687 J宀*2现 1050 1000 950 900 850 7叫4,点号NW30。 L ■ “ I ■ _ 1 100 DF16 14 1 0001 200 水平距离/m 176 162 148 134 120 106 92 78 64 50 6号异常 12 5号异常 图3 207测线视电阻率断面 Fig. 3 Apparent resistivity sectio n o f 207 measuring line 1x72 t 「14 煤■. E ・ u E ・ u 、 * 理豊 由图3可以看出，在纵向上，结果与87测线 结果相同，随着地层深度的增加，视电阻率随之降 低。在横向上，在测区两侧都发现了异常区域，将 其命名为5、6号异常区，并在点号122附近以及 66附近发现断层F131与DF16。5号异常区范围相 对较小，分析认为，此处异常区是由断层导致的煤 岩层裂隙发育成为破碎区，且距地表距离较近，导 致地表水渗透到破碎区内，造成异常。6号异常区 范围相对较大，由采掘资料可知，点号40 52范 围区域是12上01工作面采空区位置，且采空区内 含有积水，所以推断该处异常区由12上01工作面 采空区积水所导致的。 3.3综合推断结果 由上述三维地震勘探和瞬变电磁法分析结果, 并结合已有地质资料对12207工作面附近地层水文 地质情况进行综合推断，如图4所示。 64 王 玉综合物探技术在王晁煤矿12207工作面的应用2020年第7期 15可靠断层 推断踩空积水区 图4 12下号煤附近综合物探分析结果 i地震推断采空区 |W|推断砂岩富水区 口 控制验断层 12号采空积水区 图例 戸耳测融界 Fig. 4 Co mprehensive geo physical analysis aro und No . 12 下 co al seam 3 探 DFsAH03mZ50 ■ H08hTZ60。 小窑采空区 由图4可知，确定了小煤窑破坏区2处，可靠 断层4处，富水区6处，积水区1处，并对部分区 域进行了打钻验证，验证结果与勘测分析结果一 致，说明综合勘探结果准确，为矿井后期的开采设 计以及工作面回采提供了保障。 4结语 通过三维地震与瞬变电磁法相结合的综合物探 法，对王晁煤矿12207工作面水文地质情况进行了 勘测，其中利用三维地震法确定了勘测区域断层情 况以及小煤窑破坏区，在此勘探结果基础上，利用 瞬变电磁法对积水采空区位置、范围以及断层位置 进行了确定，并对其成因进行了分析，最后结合已 有地质资料，对12207工作面附近地层水文地质情 况进行了综合推断，并对部份推断区域进行了打钻 验证，验证结果与勘测结果一致，表明了综合物探 方法的准确可靠，为采区的开采设计以及回采提供 了保障。 参考文献 [1] 李志锋.瞬变电磁法在长榆河煤业8号煤层富水性勘査的应 用研究[J].煤矿现代化，2020 （1） 77-79. 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