礦井物探技術(shù)在突水預測中應用研究

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1、礦井物探技術(shù)在突水預測中應用研究【摘要】近年來，我國煤炭行業(yè)取得了巨大發(fā)展，但是煤礦事故頻發(fā)，特別是煤礦透水事故多發(fā)，對礦井突水的預測和預防也越來越得到重視。使用物探技術(shù)對礦井地質(zhì)條件進行綜合勘探和評價，能夠快速準確查明各種水害地質(zhì)異常，為礦井防治水工作提供技術(shù)保障。下面，本文簡要分析礦井物探技術(shù)在突水預測中的應用。【關(guān)鍵詞】礦井；物探技術(shù)；突水預測前言隨著近年煤炭行業(yè)的快速發(fā)展，礦井的勘探技術(shù)也在一定程度上得到了很大的提升。礦井物探技術(shù)得到了廣泛運用，從技術(shù)的角度來看，礦井物探主要可以分為三大類，即礦井電磁法、礦井地震法以及其它的物理方法。其中，礦井地震法主要包含了彈性波CT技術(shù)、

2、聲發(fā)射與微震技術(shù)、巖體聲波探測法、瑞利波法、高頻地震法、折射地震法、橫向?qū)硬ǚǖ?。下面，本文簡要幾種探測方法。1礦井物探的優(yōu)點礦井物探具有以下優(yōu)點：（1）物探技術(shù)具有較高的探測精度，該技術(shù)在煤礦開采過程中的運用，可以滿足煤礦的綜合機械開采過程中所需的地質(zhì)精度。例如，利用無線電波的坑透法可以對0.4米以上的小斷層進行準確的探測，礦井直流電法可以對100米范圍內(nèi)的導水構(gòu)造的位置進行探測，其探測結(jié)果的誤差一般都會小于5%o(2)節(jié)省采礦所需的資金、時間，確保煤礦開采過程中的安全與巷探、鉆探相比，礦井物探具有明顯的優(yōu)勢。礦井物探是一項非接觸性的檢測方法，它在煤礦開采過程中的運用不僅可以減少鉆

3、探以及巷探的時間、工程量，而且還可以降低直接揭露瓦斯構(gòu)造以及高壓水的危險。(3)適用范圍廣?？梢詫γ旱V開采過程中的小斷層，煤層形態(tài)以及厚度變化，煤系地層中的陷落柱以及巖溶，突水通道以及被淹巷道的位置，圍巖含水性等地質(zhì)問題進行勘探。2礦井突水預測電磁法2.1礦井直流電法勘探技術(shù)早在20世紀60年代，我國已開展礦井直流電法勘探的試驗與研究，80年代后期，引入了高密度電法技術(shù)，它是集電測深法和電剖面法于一體的陣列勘探方法。以煤、巖層的導電性差異為基礎(chǔ)，通過人工向地下供入穩(wěn)定電流，觀測大地電流場的分布規(guī)律，從而確定巖、礦體物性(如貧、富水區(qū)域)的分布規(guī)律或地質(zhì)構(gòu)造特征。其具有以下特點：1)理

4、論方法成熟，施工技術(shù)簡單，抗干擾；2)體積效應影響大，隨著勘探深度的增大，分辨率急劇下降。圖1為某礦巷道底板礦井直流電法視電阻率斷面圖，從圖中可知，該方法對位于橫坐標0?25m內(nèi)的斷層破碎帶內(nèi)的富水構(gòu)造異常體反映較明顯。圖1礦井直流電法視電阻率斷面2.2礦井瞬變電磁勘探技術(shù)礦井瞬變電磁法勘探始于20世紀90年代末，中國礦業(yè)大學率先將該方法引入到井下探測工作中，并在全空間瞬變電磁場分布規(guī)律、數(shù)值模擬、時深轉(zhuǎn)換方面進行了研究，技術(shù)方面對關(guān)斷時間、發(fā)射功率、發(fā)射線圈匝數(shù)、干擾因素等方面開展了試驗研究。其利用不接地回線向采掘空間周圍的煤巖體中發(fā)射一次電磁場，用線圈或接地電極觀測有該電磁場感應

5、的地下渦流產(chǎn)生的二次電磁場的空和時間分布，來達到查明各種地質(zhì)目標體的目的。具有以下特點：1）由于勘探環(huán)境限制，只能采用邊長小于3米的多匝小線框，工作效率高；2）測量點距較密，降低體積效應的影響，提高國勘探分辯率；3）測量裝置距探測目標體較近，測量信號的信噪比較高；4）具有一定的方向性，可利用現(xiàn)有巷道，對所需測量量信號進行有目標地探測。某煤礦S2采區(qū)2號回風巷部分地段積水較多，積水區(qū)域長度超過100m,積水深度0.15m,o礦井瞬變電磁法超前探測技術(shù)對巷道積水的反映，在距離積水區(qū)邊界35m遠的地方進行礦井瞬變電磁法超前探測，測點的布置位置及探測方向如圖2。圖2超前探測示意圖為了對結(jié)果進

6、行分析，其中下圖3為得出的超前探測視電阻率等值線圖。對礦井瞬變電磁法超前探測視電阻率等值線擬斷面圖進行分析：橫坐標上部標號對應圖2中的測點編號，下部為相對坐標值。分析圖3視阻率等值線變化特征可以看出，視電阻率等值線橫向起伏較大，呈近直立分布。橫坐標13?10號測點之間和4?1號測點之間視電阻率值相對于中間部分較大，主要是反映巷道兩側(cè)在探測范圍內(nèi)電阻率的變化情況。橫坐標在9?5號測點之間位置（對應巷道迎頭前方），視電阻率等值線數(shù)值低于兩側(cè)幫，呈低阻反映，9號和5號的探測方向為巷道斜前方，主要反映巷道介質(zhì)情況;8號和6號測點位于巷道邊，向正前方探測，是前方水體和巷道介質(zhì)的綜合反映；7號測

7、點位于巷道中間，探測方向正對前方水體，從圖中可知，低阻異常區(qū)從37m開始，遠處距離超過110m。礦井瞬變電磁法可用于超前探測。圖3超前探測視電阻率等值線圖2.3地質(zhì)雷達地質(zhì)雷達探測的原理是利用脈沖電磁波在地下介質(zhì)傳播的差異性探查含水層的富水性。當某層含水量增大或出現(xiàn)破碎軟、弱夾層時，介電常數(shù)將明顯增大，在雷達資料中就可以得到高含水性的反射。這樣，通過分析反射波就可以探查巖性界面（如煤層）、構(gòu)造體（如斷層、空洞）和富水區(qū)（如巖溶和裂隙發(fā)育區(qū)）等的位置、形態(tài)。