掘進(jìn)巷道超前物探技術(shù)在寺河礦的應(yīng)用

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1、·74·(第42卷第12期)應(yīng)用·實(shí)踐掘進(jìn)巷道超前物探技術(shù)在寺河礦的應(yīng)用吳光亮(山西晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司寺河煤礦，山西晉城048205)摘要:結(jié)合寺河煤礦掘進(jìn)巷道的實(shí)際探測，分析研究超前物探手段，總結(jié)得出利用SYT、井下瞬變電磁、多波地震等2種以上物探手段，互為補(bǔ)充和驗(yàn)證，可提高探測精度，能夠有效指導(dǎo)礦井安全掘進(jìn)。關(guān)鍵詞:掘進(jìn)巷道;物探技術(shù);超前應(yīng)用中圖分類號:TD166文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B文章編號:1003－496X(2011)12－0074－030引言2掘進(jìn)巷道超前物探技術(shù)原理及方法煤礦瓦斯、水害、頂板等事故均與地質(zhì)構(gòu)造異常寺河礦井

2、長期以來，對于回采工作面的探測已密切相關(guān)，而長期以來，煤礦的構(gòu)造探測一直是一個有成熟的無線電波探測技術(shù)，但掘進(jìn)工作面的超前研究課題，目前回采工作面已經(jīng)有無線電波透視等探測一直面臨著手段單一、準(zhǔn)確率不高等問題，近些成功的探測手段，但掘進(jìn)巷道的超前探測至今仍是年經(jīng)過探索，逐步找到了較為成功的多種聯(lián)合探測一個難題，尋求操作方便、探測可靠的構(gòu)造超前物探手段，即應(yīng)用天然場源的電磁測深技術(shù)(SYT)方法手段意義非凡。因此，充分認(rèn)識礦井構(gòu)造特征，采用在地面實(shí)施探測，再應(yīng)用礦井多波地震法及礦井瞬多種探測方法和手段，對掘進(jìn)巷道前方及其頂?shù)装遄冸姶欧ㄔ诰逻M(jìn)行

3、超前構(gòu)造探測，以對井下掘進(jìn)的構(gòu)造分布進(jìn)行評價(jià)和預(yù)測，對礦井安全生產(chǎn)具有巷道前方的構(gòu)造情況進(jìn)行預(yù)測，從而解決掘進(jìn)巷道重要意義。的超前探測問題。2．1SYT天然場源電磁測深探測技術(shù)1礦井地質(zhì)概況SYT法探測是一種被動源法物探，它接收的是寺河煤礦隸屬于山西晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限天然超低頻段電磁波，進(jìn)入地下的電磁波一部分被責(zé)任公司，生產(chǎn)能力為1080萬t/a，是一座設(shè)備先反射回地表，一部分繼續(xù)向地下深部傳播，一部分被進(jìn)、管理模式新穎的高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井。礦井采介質(zhì)吸收。反射回地表的這部分電磁波，其頻率的用斜井分區(qū)開拓方式，一次采全高綜采回采工藝，掘

4、大小和量值的多寡與界面的深度和物性特征有關(guān)，進(jìn)巷道斷面多為寬5m、高3．8m，錨網(wǎng)支護(hù)。俗稱界面的反射系數(shù)，用φ表示。SYT法就是把地地質(zhì)構(gòu)造總體屬于簡單類，井田基本構(gòu)造形態(tài)下反射上來的不同頻率的電磁波通過接收放大，轉(zhuǎn)變成電壓數(shù)值，通過一定的軟件程序進(jìn)行處理來提為一單斜構(gòu)造，在此基礎(chǔ)上發(fā)育了一系列寬緩褶曲，取地質(zhì)信息。探測的頻段范圍通常為100～3000煤層傾角一般不超過10°，個別地段受構(gòu)造影響傾Hz。這一頻段的天然電磁波屬于超低頻段，按傳統(tǒng)角達(dá)15°左右，發(fā)育有一定的斷層和陷落柱，無巖漿的電磁波理論，波長為100～3000km。原理如圖

5、活動。井田水文地質(zhì)條件屬中等類型，各含水層間1。的水力聯(lián)系微弱，礦井直接充水含水層為頂板K砂SYT探測儀工作前要在已知鉆孔處對儀器進(jìn)行巖裂隙含水層，富水性弱。井田煤系地層主要為二校正，然后由近及遠(yuǎn)逐漸向前推進(jìn)，借助已知資料的疊系下統(tǒng)山西組(P1s)、石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)，曲線特征對未知探測剖面及周圍測點(diǎn)進(jìn)行地質(zhì)解譯###其中山西組3煤層和太原組9、15煤層可采，主采煤層賦存深度、地質(zhì)構(gòu)造及油層埋藏深度、厚度和煤#3煤層平均厚度6．31m，屬穩(wěn)定可采煤層，開采條層分布狀況。測點(diǎn)布置原則上按20m布置1個地件良好，為低－中灰、高強(qiáng)度、高發(fā)

6、熱量的無煙煤，頂面物理測點(diǎn)，實(shí)際探測時(shí)，由于地面地形較為復(fù)雜，板和底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖。部分測點(diǎn)位于陡坡或斷崖上，人工不易到達(dá)，實(shí)際探應(yīng)用·實(shí)踐(2011－12)·75·A，頻率25Hz，發(fā)射線圈2×2m×64匝，接收線直徑0．6m。發(fā)射線框和接收線框分別為匝數(shù)不等、且完全分離的2個獨(dú)立線框，以便與煤層頂板含水異常體產(chǎn)生最佳耦合響應(yīng)。最后對整個探測結(jié)果進(jìn)行資料處理、分析和解釋。在探測中主要采用迎頭超前探測的方案，在局部對巷道側(cè)幫及頂?shù)装暹M(jìn)行探測，采用多方向水平探測，使探測范圍形成一個以迎頭為中心點(diǎn)的扇形區(qū)域，探測方向如圖2。圖1SYT

7、物探原理示意圖圖2水平方向探測方式及方向布置示意圖測施工時(shí)，部分測點(diǎn)可稍作偏移。經(jīng)過探測試驗(yàn)，效果較好，特別是煤層的起伏形態(tài)、斷層等的探測較為2．3礦井多波地震法探測技術(shù)準(zhǔn)確。礦井多波地震超前探測是應(yīng)用地震波在傳播過2．2井下瞬變電磁探測技術(shù)程中遇到不均勻地質(zhì)體(存在波阻抗差異)時(shí)會發(fā)瞬變電磁法或稱時(shí)間域電磁法(簡稱TEM)，其生反射的原理。所激發(fā)出的地震波在遇到地層層基本原理就是電磁感應(yīng)定律。由于井下瞬變電磁法面、節(jié)理面、特別是斷裂破碎界面和溶洞、暗河、巖溶勘探環(huán)境的限制，測量線圈大小有限，其勘探深度不陷落柱、淤泥帶等不良界面時(shí)，將產(chǎn)生反

8、射波。儀器如地面深，一般深度在120m左右。井下瞬變電磁設(shè)備采用EMS－2工程多波地震儀系統(tǒng)，智能三分法具有以下特點(diǎn):量地震檢波器，工作電壓:3V。(1)井下測量環(huán)境不同于地表，