坑透法在某礦回采工作面探測(cè)中的應(yīng)用

■孫偉濤伏慶輝

（1中國(guó)煤炭地質(zhì)總局一一九勘探隊(duì) 河北 邯鄲056000；2保利能源控股有限公司山西分公司 山西 晉中031300）

坑透法在某礦回采工作面探測(cè)中的應(yīng)用

■孫偉濤1伏慶輝2

（1中國(guó)煤炭地質(zhì)總局一一九勘探隊(duì) 河北 邯鄲056000；2保利能源控股有限公司山西分公司 山西 晉中031300）

某礦回采工作面兩巷掘進(jìn)過程中揭露斷層及陷落柱多個(gè)，為查明斷層延展方向及陷落柱發(fā)育范圍，采用坑透法在該工作面進(jìn)行探測(cè)，經(jīng)打鉆及回采結(jié)束實(shí)際揭露情況驗(yàn)證，探測(cè)成果圈定異常范圍與實(shí)際情況基本吻合。

坑透回采工作面探測(cè)

0 引言

目前回采工作面內(nèi)發(fā)育斷層、褶曲及陷落柱等異常構(gòu)造探測(cè)最常用的方法主要有槽波地震法和坑透法，槽波地震主要是利用彈性波在煤層頂?shù)装鍘r層兩個(gè)界面中的反射能量衰減幅值來分析工作面內(nèi)構(gòu)造發(fā)育情況，該方法施工過程比較繁雜，需在回采工作面兩巷分別放炮，并在另一巷道接收彈性波能量；無(wú)線電波透視法是利用高頻電磁波在煤層中的衰減幅值來分析工作面內(nèi)構(gòu)造發(fā)育情況，該方法施工簡(jiǎn)便，主要受回采工作面的傾向長(zhǎng)度和煤層起伏影響較大，本次探測(cè)選用坑透法，采取定點(diǎn)法發(fā)射，經(jīng)數(shù)據(jù)處理出具相對(duì)衰減層析成像圖，經(jīng)鉆探及工作面回采揭露情況驗(yàn)證，探測(cè)效果較理想。

1 煤層概況

1.1 煤質(zhì)及穩(wěn)定程度

煤層為10#煤，呈黑色，條痕色為棕黑色，玻璃光澤，硬度一般為1以下，有一定韌性，貝殼狀、參差狀斷口，內(nèi)生裂隙發(fā)育，以亮煤為主。

正常情況下，該回采工作面煤層較穩(wěn)定，上層煤平均厚度1.75—2.1m，含一層夾矸，厚度平均為0.3m，下層煤平均厚度為0.4m。遇構(gòu)造前后，煤層結(jié)構(gòu)與煤質(zhì)發(fā)生較大變化，夾矸層數(shù)增多、增厚，煤層變薄，煤質(zhì)變差。

1.2 頂?shù)装迩闆r

老頂為煤層頂板垂直向上9.1m的K2灰?guī)r，深灰色厚層狀，含燧石團(tuán)塊，堅(jiān)硬質(zhì)脆，節(jié)理和裂隙發(fā)育，含有動(dòng)物化石，厚度2.56-5.06m。直接頂為泥巖、砂質(zhì)泥巖，淺灰色，團(tuán)塊狀，含植物化石碎片、鐵銹團(tuán)塊，風(fēng)化呈褐黃色，泥巖與砂質(zhì)泥巖互層，黑色葉片狀，裂隙面有鐵銹色，厚度7.5-8.5m；直接底為泥巖，深灰色，松散、破碎，厚度1.0-1.7m。

2 地質(zhì)構(gòu)造情況

巷道掘進(jìn)過程中，運(yùn)輸巷H6測(cè)點(diǎn)前4m位置，發(fā)育一傾向93°、傾角70°、落差0.4m的正斷層；運(yùn)輸巷H8測(cè)點(diǎn)位置發(fā)育長(zhǎng)軸32.22m、短軸15.33m的陷落柱，主要巖性為泥巖夾雜大塊砂巖、灰?guī)r礫石，微潮?；仫L(fēng)巷內(nèi)距回風(fēng)大巷口43m位置，發(fā)育長(zhǎng)軸15.43m、短軸6.79m的陷落柱，主要巖性為泥巖，夾雜灰?guī)r礫石，無(wú)水，膠結(jié)較好；回風(fēng)巷掘進(jìn)至H17測(cè)點(diǎn)前14m位置，發(fā)育長(zhǎng)軸36.45m、短軸19.25m的陷落柱，主要巖性為泥巖夾雜大塊砂巖、灰?guī)r礫石，無(wú)水，膠結(jié)較好；掘進(jìn)至H19測(cè)點(diǎn)前39m位置，發(fā)育一傾向30°、落差2.0m、傾角80°的正斷層；H21測(cè)點(diǎn)前10m位置，發(fā)育一傾向145°、傾角60°、落差1.5m的正斷層；掘進(jìn)至H27測(cè)點(diǎn)前10m位置，揭露長(zhǎng)軸53.11m、短軸34.84m的陷落柱，提前開切眼；切眼掘進(jìn)至距H27測(cè)點(diǎn)13m位置，連續(xù)發(fā)育三條傾向187°、傾角60°、40°、85°、落差0.5m、1.0m、1.5m的正斷層。在開內(nèi)切眼過程中，從回風(fēng)巷開口，掘進(jìn)至H35測(cè)點(diǎn)前12m位置，連續(xù)發(fā)育二條傾向?yàn)?4°、95°、傾角為65°、40°、落差為0.3m、0.6m的正斷層。

3 坑透法基本原理

坑透法是利用高頻電磁波在井下煤層中傳播過程中的相對(duì)衰減情況來圈定工作面內(nèi)異常構(gòu)造發(fā)育位置，其基本原理是高頻電磁波在地下巖層中傳播時(shí)，遇各種巖、礦石，由于其電性的不同，它們對(duì)電磁波能量吸收不同，當(dāng)高頻電磁波前進(jìn)方向遇到斷裂構(gòu)造所出現(xiàn)的界面時(shí)，電磁波將在界面上產(chǎn)生反射和折射作用，造成能量的損耗，致使另外一側(cè)接收巷道中的電磁波信號(hào)十分微弱甚至接收不到透射信號(hào)，從而形成所謂的透射異常。研究采區(qū)煤層、各種構(gòu)造及地質(zhì)體對(duì)電磁波的影響所造成的各種無(wú)線電波透視異常，從而對(duì)各類地質(zhì)進(jìn)行推斷和解釋。

4 測(cè)點(diǎn)布置及資料解釋

4.1 測(cè)點(diǎn)布置

本次探測(cè)回采工作面面長(zhǎng)340m，切眼長(zhǎng)150米，使用重慶煤科院生產(chǎn)的WKT-E型坑透儀，采用頻率0.5MHz的天線進(jìn)行接收，采用定點(diǎn)發(fā)射方式，發(fā)射點(diǎn)距50m，接收點(diǎn)距10m，每個(gè)發(fā)射點(diǎn)接收點(diǎn)數(shù)13個(gè)。在兩順槽共布置發(fā)射點(diǎn)16個(gè)，接收點(diǎn)總計(jì)180余個(gè)。

圖1 某工作面坑透測(cè)點(diǎn)布置圖

4.2 資料處理與解釋

經(jīng)過回歸分析，求取相應(yīng)參數(shù)，篩選理想曲線作為基準(zhǔn)進(jìn)行相對(duì)衰減分析，最終生成相對(duì)衰減層析成像圖（圖2）。

圖2 某工作面相對(duì)衰減層析成像圖

結(jié)合工作面形成過程中兩巷道掘進(jìn)過程中揭露的地質(zhì)構(gòu)造，發(fā)現(xiàn)該圖中陰影區(qū)域較多，主要集中在圖中圈出的三個(gè)陰影區(qū)（A、B、C）。圖中橫坐標(biāo)在0-12，縱坐標(biāo)0-15；橫坐標(biāo)16-25，縱坐標(biāo)0-13；橫坐標(biāo)在28-34，縱坐標(biāo)1-9存在較大范圍陰影異常，推測(cè)為異常構(gòu)造所致，并且三個(gè)異常區(qū)范圍與實(shí)際回風(fēng)巷及運(yùn)輸巷掘進(jìn)過程中揭露斷層及陷落柱位置基本吻合，建議礦方重點(diǎn)對(duì)A、B、C三個(gè)異常區(qū)進(jìn)行鉆探驗(yàn)證。

5 驗(yàn)證情況

現(xiàn)該工作面已經(jīng)完成回采，實(shí)際揭露陷落柱7個(gè)，斷層8條，均在圈定的異常區(qū)內(nèi)，證明本次探測(cè)成果與實(shí)際情況很好吻合。

6 結(jié)論

通過工作面回采完成揭露情況與探測(cè)成果圖對(duì)比驗(yàn)證，證明坑透法在探測(cè)比較復(fù)雜地質(zhì)條件下的回采工作面內(nèi)構(gòu)造發(fā)育情況方面具有較好效果。

[1]董守華，王琦.層析成像在巷道無(wú)線電波透視法中的應(yīng)用 [J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2003,32（1）.

[2]王均雙，薄夫利，馬沖.坑透CT成像技術(shù)在工作面地質(zhì)構(gòu)造探測(cè)中的應(yīng)用 [J].煤炭科學(xué)技術(shù),2008,36（10）.

[3]張紅果，李占文，鄒海濱.無(wú)線電波透視法在煤礦中的應(yīng)用 [J].?煤炭科學(xué)技術(shù), 2002,30（7）.

[4]李文峰.邢臺(tái)礦區(qū)無(wú)線電波坑透技術(shù)的應(yīng)用及地質(zhì)效果 [J].?河北煤炭,1999,2（4）.

P631.3+25[文獻(xiàn)碼]A

1000-405X（2016）-12-39-1

孫偉濤（1986～），男，中級(jí)工程師，研究方向?yàn)槲锾郊夹g(shù)負(fù)責(zé)和地質(zhì)勘察項(xiàng)目。