電磁波坑道透視探測技術(shù)在閘河煤田火成巖侵蝕區(qū)的應(yīng)用

摘 要：本項(xiàng)目針對閘河煤田火成巖侵蝕區(qū)（岱河礦業(yè)Ⅲ434工作面）進(jìn)行研究，分析坑透法在火成巖侵蝕區(qū)的實(shí)踐應(yīng)用，得出一套適應(yīng)現(xiàn)場需要的方案，也為岱河礦業(yè)及其他閘河煤田礦井開采火成巖侵蝕區(qū)的煤層時(shí)，提供了實(shí)踐依據(jù)。

關(guān)鍵詞：坑道；透視；火成巖

1 項(xiàng)目背景

1.1 坑透法在火成巖侵蝕區(qū)應(yīng)用研究的必要性。電磁波坑道透視探測技術(shù)（簡稱坑透法）是煤礦進(jìn)行預(yù)測預(yù)報(bào)的手段之一。目前，該技術(shù)已在淮北礦區(qū)廣泛應(yīng)用，在工作面探測斷層、煤層變薄等方面取得很好的效果，但在火成巖侵蝕嚴(yán)重區(qū)，用無線電波透視法探測工作面內(nèi)的火成巖體，從理論上講是可行的。但由于煤層中的火成巖體種類多，產(chǎn)狀復(fù)雜，電性變化大，反映在透視曲線上的變化也較大，即有可能出現(xiàn)低值異常，又有可能出現(xiàn)高值異常，給資料分析解釋帶來一定困難。因此，用坑透法探測火成巖，其規(guī)律性需要在實(shí)踐中逐步認(rèn)證和研究。

1.2 應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)探查火成巖侵蝕區(qū)是岱河礦業(yè)的必然選擇。因?yàn)榛鸪蓭r侵蝕具有不穩(wěn)定性，且火成巖多為巖漿巖，硬度高，破碎困難，打眼放炮及頂板管理難度較大。因此需要采用先進(jìn)技術(shù)，提前對火成巖侵蝕區(qū)進(jìn)行探查，確定侵蝕嚴(yán)重范圍，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)不規(guī)則工作面來撇開侵蝕嚴(yán)重塊段，從而有利于安全回采。

2 現(xiàn)場工作資料

2.1 Ⅲ434工作面情況概述

淮北岱河礦業(yè)有限責(zé)任公司Ⅲ434工作面走向長約340米，傾斜長約150米。工作面標(biāo)高-436.6米～-464.1米，地面標(biāo)高32.7米。Ⅲ434工作面井下位置位于EF1-1斷層保護(hù)煤柱北部，東為Ⅲ534機(jī)巷，南為Ⅲ3軌道石門，西未布置工作面。該工作面相對地面位置位于老馬莊行政村，已搬遷?；夭珊髮⒃斐傻孛嫠荨＂?34工作面主采4煤層，因3煤受巖漿巖侵蝕嚴(yán)重不可采，大部分煤層高變質(zhì)為天然焦，4煤部分地段也受巖漿巖侵蝕，局部較嚴(yán)重。

2.2 坑透法現(xiàn)場施工方法

2.2.1 探測方法。本次探測方法采用定點(diǎn)發(fā)射法。定點(diǎn)發(fā)射法是發(fā)射機(jī)相對固定于某巷道事先確定好的發(fā)射點(diǎn)位置上，接收機(jī)在相鄰巷道一定范圍內(nèi)逐點(diǎn)沿巷道觀測場強(qiáng)值。又稱定點(diǎn)交匯法。一般發(fā)射點(diǎn)距50米，接收點(diǎn)距10米。每一發(fā)射點(diǎn)，接收機(jī)可相應(yīng)觀測8～17個(gè)點(diǎn)。

2.2.2 測點(diǎn)布設(shè)。本次測量點(diǎn)間距為10米，發(fā)射點(diǎn)間距為50米，每一個(gè)發(fā)射點(diǎn)相應(yīng)測量8～17個(gè)接收點(diǎn)，接收范圍與發(fā)射點(diǎn)所形成的夾角一般小于50度。測點(diǎn)布設(shè)：探風(fēng)巷以探風(fēng)1為起始點(diǎn)，以10米間距布設(shè)34個(gè)測點(diǎn)，共330米，測點(diǎn)編號(hào)為（0、1……33）；探機(jī)巷以探機(jī)1退后25米為起始點(diǎn)，以10米間距布設(shè)35個(gè)測點(diǎn)，共340米，測點(diǎn)編號(hào)為（15、16……49）。探風(fēng)巷布置7個(gè)發(fā)射點(diǎn)，探機(jī)巷布置7個(gè)發(fā)射點(diǎn)。本次探測共布置14個(gè)發(fā)射點(diǎn)，接收數(shù)據(jù)180個(gè)。現(xiàn)場發(fā)射及接收射線如圖1所示。

2.2.3 探測成果分析。集數(shù)據(jù)采用無線電波透視CT軟件系統(tǒng)進(jìn)行反演，反演結(jié)果以單支綜合曲線圖、坑透層析成像成果圖和儀器實(shí)測與實(shí)際揭露對比圖表示，具體位置見岱河煤礦Ⅲ434工作面坑透成果圖。根據(jù)實(shí)測場強(qiáng)值變化特征和巖石吸收系數(shù)CT成像圖綜合分析，得出探測區(qū)地質(zhì)解釋如坑透成果圖所示，該工作面坑透共解釋2個(gè)異常區(qū)。其中重要異常范圍場強(qiáng)值較低，煤巖電磁波吸收系數(shù)較大，可能與存在煤層變薄、小斷層或裂隙發(fā)育有關(guān)。根據(jù)分析結(jié)果，火成巖侵蝕嚴(yán)重區(qū)集中在異常區(qū)一、二。

3 后期回采情況分析研究

3.1 回采方案確定。Ⅲ434工作面煤層為貧煤，粘性指數(shù)低，而且火成巖侵蝕嚴(yán)重，需要打眼人員較多，因此通過比較，該面實(shí)行兩個(gè)班回采，保證煤質(zhì)及生產(chǎn)穩(wěn)定。

3.2 回采技術(shù)分析。Ⅲ434工作面在回采過程中，主要體現(xiàn)以下特點(diǎn)：一是煤層受火成巖侵蝕嚴(yán)重，頂板及底板均受不等火成巖侵蝕，回采時(shí)需根據(jù)實(shí)際情況，回采三煤和四煤之間煤層最佳。必須加強(qiáng)打眼管理，多打眼，控制裝藥量，保障爆破效果，加強(qiáng)放炮警戒（二次放炮警戒）大塊火成巖及時(shí)停車搬運(yùn)至老塘，嚴(yán)禁順車?yán)?；二是打眼施工困難，特別是工作面放炮后新出現(xiàn)的火成巖侵蝕塊段，需要二次打眼及放炮，限制該面的生產(chǎn)施工；三是老塘天然焦及三煤較多，部分地段可安排人員回收；四是該面由于破矸石較多，實(shí)際產(chǎn)量較低，每班有效煤量在300噸左右，需要有產(chǎn)量高的工作面配采；五是該面放炮崩壞支柱較多，放炮前需要提前將煤壁側(cè)支柱替出，減少支柱損壞率；六是局部頂板有淋水，施工探眼探查水情，另外老塘滲水通過工作面流至機(jī)巷，工作面底板受水沖刷存在隱患，要加強(qiáng)對沖刷段支架的維護(hù)整改，機(jī)巷正常挖泵窩抽水；七是局部地段火成巖侵蝕嚴(yán)重，必須進(jìn)行跳壓回采。

3.3 回采實(shí)際情況與坑透反算結(jié)果分析對應(yīng)。Ⅲ434工作面于2013年6月11日中班進(jìn)面，根據(jù)坑透結(jié)果顯示，6月30日至10月1日在異常區(qū)二范圍內(nèi)進(jìn)行回采，現(xiàn)場驗(yàn)證火成巖侵蝕嚴(yán)重。綜上所述，坑透分析結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)際情況相符率約70%。工作面10月3日回采至探機(jī)7點(diǎn)時(shí)，現(xiàn)場火成巖侵蝕異常嚴(yán)重，經(jīng)研究決定，停止回采，并進(jìn)行改造。

4 創(chuàng)新點(diǎn)

通過對岱河礦業(yè)Ⅲ434工作面的實(shí)踐驗(yàn)證，得出在火成巖侵蝕區(qū)進(jìn)行坑透探測取得一定成效。由于坑透探測需要在兩巷出來的情況下對比探測，對于大型綜采工作面不實(shí)際且不必要，但對于岱河礦業(yè)炮采工作面來說，非常有實(shí)際意義。并得出一套綜合應(yīng)用方案。（1）通過探孔資料分析研究火成巖侵蝕區(qū)的煤層賦存情況。（2）采用巷探的方式進(jìn)行掘進(jìn)探測。（3）使用坑透技術(shù)對火成巖侵蝕范圍進(jìn)行確定。（4）根據(jù)分析結(jié)果，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，撇開火成巖侵蝕異常嚴(yán)重塊段。

5 結(jié)束語

事實(shí)證明，電磁波坑道透視探測火成巖侵蝕范圍是可行的、有效的，通過對侵蝕范圍進(jìn)行分析研究，對巷道進(jìn)行改造優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終達(dá)到合理回采火成巖侵蝕塊段的目的。岱河礦業(yè)Ⅲ434工作面在火成巖侵蝕區(qū)成功回采出煤炭資源10多萬噸，表明坑透在火成巖侵蝕區(qū)有一定的預(yù)測作用，也對衰老礦井后期擴(kuò)儲(chǔ)找煤提供了一條探索思路。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：劉濤（1982-），男，漢族，河南南陽人，工程師，畢業(yè)于西南科技大學(xué)采礦工程，現(xiàn)任安徽省淮北市岱河礦業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)管理部副部長。