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井下超前瞬变电磁探测新方法在王庄煤业试验成

经探测试验结果表明:钻孔孔外发射孔中Z分量超前扇面探测的施工方式,首先能有效避免巷道中的金属干扰,如本次试验的掘进机干扰;其次,孔内不同深度的超前数据可以叠加处理,既可以增大超前探测距离,又有助于圈出异常区边界范围;最后,若进行多个方向的超前探测,则可形成一个椎体的三维探测区域,得到良好的真三维体积探测结果;孔外发射孔内三分量剖面测量探测结果与实际揭露情况、超前扇面探测结果对应良好,验证了探测效果和方法的可行性;多路发射机在保持本安和防爆要求下,等效增强了发射电流,增大了发射磁矩,提高了激发能量,从而有效提高了孔中瞬变电磁探测的信噪比,有利于提高解释精度和增加探测深度。

通过综合勘探技术在2608工作面防治水中的应用,查明了异常区、判别了水源,并通过有效的钻探,疏放了含水层积水,为安全生产创造了良好的生产环境。

新的物探探测方法由中煤科工集团西安研究院地球物理勘探技术与装备研发中心研发,防治水科工作人员陪同技术人员深入38采区1号探巷进行探测试验。本次试验共进行2组不同装置形式的孔中测量,分别是孔外发射孔内三分量剖面测量、孔外发射孔底超前探2种施工方式。

综合勘探防治水应用2003年4月12日,东庞矿在2903工作面下巷掘进到750m时,发生了我国罕见的上组煤2#煤层陷落柱特大突水灾害,最大峰值突水量70000m3/h,导致矿井被淹,致使东庞矿开采2#煤层水文地质条件因陷落柱导水而复杂化与特殊化。鉴于开采2#煤层过程中,突遇导水陷落柱突水灾害这一现实,东庞矿采取“科学找疑、以防为主,有疑必探,查治结合,综合治理”的方针,利用综合勘探技术指导防治水工作,实现了地质灾害的综合探测、综合分析,提高了地质和水文地质预测预报的准确率,最大限度地减少或避免了矿井灾害的发生。一、拟采用的勘探方法、手段和措施根据勘探报告,东庞井田构造导水有两大特点,其一,断层导水。该井田内断层多为张性断裂,角度大、破碎带宽,充填较好时导水性较弱,但在掘进或开采条件下,地应力急剧变化,断层导水性也会发生变化。其二,陷落柱导水。矿井虽揭露了多个陷落柱,绝大部分不含水或不导水,但也有强导水陷落柱分布,2003年2903工作面陷落柱导水引发的突水灾害,足以引起防治水和安全工作的高度重视。因此,在工作面采掘前对内部构造、构造导、含水性及含水层富水性分布规律进行探测,是预防水害发生的有效措施。1.地面勘探根据国内煤田地质和水文地质勘探新技术的应用情况,结合我矿多年来综合勘探方法的优化组合情况,尤其是我矿下组煤的井上下综合勘探成果,针对影响采掘生产的地质因素和勘探区特点,选用地面高密度三维地震方法,对矿井地震勘探空白区进行全面覆盖,选点补漏有重点地布置地面钻探工程,以达到控制构造、控制煤层,提高采区勘探程度的目的,最大限度地查明矿井采区地质构造。对于地震勘探发现的异常地区、可疑区,采用大功率直流电法覆盖,对于直流电法发现的可疑区使用大功率瞬变电法进行综合勘探,查明导水构造和过水通道。2.井下勘探在地面综合勘探发现的地质灾害隐患和突水危险区,当井下采掘工程接近时,采用直流电法、水化学和钻探相结合的综合勘探方法,查明水源、导水通道和含水构造规模及影响范围。工作面贯通后回采前在无线电坑透工作的基础上,对于坑透发现的异常区采用音频电透视、钻探技术进行针对性的勘探,查明工作面内部隐伏地质构造,尤其是导含水构造性质、形态和规模,为矿井水害的治理提供依据。二、2608工作面综合勘探技术的应用1.地面三维地震探测1994年5月,对六采区进行了三维地震勘探工作,查明了该采区2#煤、9#煤赋存状态及构造发育形态。2.地面可控源音频大地电磁测深、瞬变电磁法探测2004年5月,在三维地震资料基础上,在地面利用可控源音频大地电磁测深法、瞬变电磁法对工作面范围断层导、含水性及含水层富水分布规律进行了探测,查明4个主要低阻异常区。3.井下超前直流电法、红外测温探测在地面综合物探的基础上,针对地面物探异常区,利用直流电法、红外测温进行了井下物探验证,至工作面掘进完成共进行了72次物探工作,其中电法超前探18次,探测异常4次,与钻探验证及巷道揭露比较吻合;红外测温超前探测54次,探测异常12次,与直流电法异常及钻探验证比较吻合。4.井下超前钻探探测根据井上下综合物探成果,合理布置钻探进行验证,并按设计要求下孔口管试压,保留60m超前距。至工作面掘进完成,共施工了超前钻孔及疏放水钻孔31个,总钻探进尺2747米,单孔最大疏放水量达20m3/h。5.水化学勘探技术该工作面掘进过程中,针对出水点,及时取水样进行水质化验分析,判别水质类型,判定出水水源,为下一步防治水工作提供了依据6.音频电透视、无线电波坑道透视探测该面采掘前,对工作面内部进行了无线电波坑道透视探测,并对切眼150m范围重点防治水地区进行了音频电透视探测。无线电波坑道透视探测结果:圈定1个异常区域;音频电透视探测结果:在切眼内侧存在一异常区,后经钻探验证,该异常为断层附近顶板砂岩水引起。三、结论1.通过2608工作面综合勘探技术的应用,查明了异常区、判别了水源,并通过有效的钻探,疏放了含水层积水,为生产创造了良好的生产环境。2.限于物探的准确率及局限性,在生产中,最好考虑应用两种以上物探,以提高探测的准确率,而且为确保掘进正常进行,要将物探、钻探、化探综合勘探技术有机结合起来。首先,在地面物探基础上,对井下物、钻探进行优化,在钻探不能满足巷道超前进尺情况下,及时安排物探进行超前探测。其次,在钻探大距离超前探测后,减少超前物探工作量,并在巷道施工过程中临时遇到异常情况,及时安排物探进行超前探测,并对井下出水点及时取水样进行化验。

9月17日,井下超前瞬变电磁探测新方法在我公司井下38采区1#探巷试验成功,准确验证了38采区1号探巷右侧采空区范围,为我公司的防治水工作提前预测预报提供了有效的技术参考数据。

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