利用物探技術(shù)保障工作面安全優(yōu)質(zhì)施工

高飛

摘 要： 林南倉礦業(yè)分公司為生產(chǎn)銜接需要提出對工業(yè)廣場區(qū)域進(jìn)行條帶式開采方案，并經(jīng)論證其可行性之后實(shí)施，定其采區(qū)為二水平西一采區(qū)，2121工作面作為首掘首采面，需要大量物探結(jié)果保證其安全，分別采用全方位電法、瞬變電磁法及坑道透視法對其進(jìn)行探查，并結(jié)合鉆探及井巷工程進(jìn)行驗(yàn)證和比較分析，保證水文地質(zhì)安全同時(shí)，又可提高物探方法準(zhǔn)確度。

關(guān)鍵詞： 二水平西一采區(qū)；2121工作面；全方位電法；瞬變電磁；坑道透視法

Abstract： Linnane warehouse mining branch joining for production need to strip mining scheme of industrial square area， and demonstrated its feasibility after implementation of the mining area of two level west mining area， 2121 working face as the first dig mining face， need a lot of geophysical exploration results to ensure the safety of its respectively using an omni-directional electrical method and transient electromagnetic method and tunnel perspective to probe， combining with drilling and mine engineering verification and comparison analysis， ensure the safety of hydrogeology and at the same time， and can improve the accuracy of geophysical exploration methods.

Keywords： The west area two level 2121 working face The full range of？electric The transient electromagnetic Penetrating method

前言

林南倉礦由于生產(chǎn)銜接的需要，對工業(yè)廣場壓煤進(jìn)行條帶式開采方案，并經(jīng)具相關(guān)資質(zhì)部門反復(fù)論證，確定其可行性方案之后開發(fā)二水平西一采區(qū)。

二水平西一采區(qū)水文地質(zhì)資料匱乏，采區(qū)中部控制鉆孔僅為兩個(gè)，2121作為采區(qū)首掘首采工作面，急需大量物探手段進(jìn)行超前探測，確保施工在安全可控范圍內(nèi)。

一、物探手段介紹

（一）全方位電法探測原理及主要功能

原理：通過布置在巷道內(nèi)的供電電極在巷道周圍巖層中建立起全空間的穩(wěn)定人工電場，該穩(wěn)定電場特征取決于巷道周圍巖石的電性特征及其賦存狀態(tài)，再通過測量電極觀察和研究地殼周圍人工電場的變化和分布規(guī)律，使用全空間電場理論處理和解釋，進(jìn)而得到巷道周圍巖石中引起電場變化的水文、地質(zhì)構(gòu)造等狀況。

功能：巷道掘進(jìn)頭超前探測，單巷道頂、底板及側(cè)幫探測，工作面頂?shù)装逄綔y。

（二）瞬變電磁探測原理及主要功能

原理：瞬變電磁法是利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)送一次脈沖場，以激勵(lì)地層介質(zhì)感生電磁場，在一次脈沖場間歇期間利用同一回線或電偶極接收感應(yīng)電磁場。其物理基礎(chǔ)是電磁感應(yīng)原理，根據(jù)此理論，在電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率均勻的大地上，鋪設(shè)輸入階躍電流的回線，當(dāng)發(fā)送回線中電流突然斷開時(shí)，在下半空間就要被激勵(lì)起感應(yīng)渦流場以維持在斷開電流前存在的磁場，此瞬間的電流集中在回線附近的地表，并按指數(shù)規(guī)律衰減。

功能：超前探測和工作面內(nèi)部探測。

（三）坑道透視探測原理及主要功能

原理：電磁波在地下巖層中傳播時(shí)，由于各種巖、礦石電性的不同，它們對電磁波能量吸收不同，低阻巖層對電磁波具有較強(qiáng)的吸收作用，當(dāng)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，也造成能量的損耗。因此，在礦井下，電磁波穿過煤層途中遇到斷層、陷落柱或其它構(gòu)造時(shí)，波能量被吸收或完全被屏蔽，則在接收巷道收到微弱信號或收不到透射信號，形成所謂的透視異常。

主要功能：工作面內(nèi)部探測。

二、物探工程實(shí)施

（一）全方位電法探測

2121工作面在進(jìn)行采掘活動(dòng)中對其進(jìn)行一次電法探測，探測異常區(qū)位置在上風(fēng)道21+5點(diǎn)附近，確定2個(gè)異常區(qū)，其中1號異常區(qū)位于原1129老空區(qū)內(nèi)部，另外一個(gè)在2121上風(fēng)道南部，這兩個(gè)區(qū)域異常反應(yīng)較弱，初步斷定為弱含水區(qū)域。

（二）瞬變電磁探測

區(qū)域瞬變電磁探測可分為兩個(gè)階段，第一階段為巷道掘進(jìn)時(shí)的超前探測，探測具體范圍在下運(yùn)道21-13點(diǎn)前12.3米至上風(fēng)道21+10點(diǎn)前9米，在半徑為108米的半圓形區(qū)域?qū)崿F(xiàn)探測結(jié)果面覆蓋，預(yù)測在下運(yùn)道南部及下運(yùn)和切眼存在2個(gè)富水異常區(qū)。第二階段為巷道掘進(jìn)完成準(zhǔn)備回采前探測，為進(jìn)一步掌握工作面構(gòu)造及含水層賦存狀態(tài)，對工作面內(nèi)部進(jìn)行全方位立體式探測，共計(jì)探查工作面內(nèi)部富水異常區(qū)5個(gè)，分別為2個(gè)頂板及3個(gè)底板富水異常區(qū)。

（三）坑道透視探測

針對全方位電法及瞬變電磁探測對構(gòu)造反映不明顯的特點(diǎn)，為了實(shí)現(xiàn)工作面多角度多方式探查，采用坑道透視探測對工作面進(jìn)行補(bǔ)充探查，此次探測共探查為構(gòu)造異常區(qū)1個(gè)，位于下運(yùn)道21-7點(diǎn)至21-8點(diǎn)北部位置。

采用三種物探方法，經(jīng)過多次探測對工作面內(nèi)部實(shí)現(xiàn)由點(diǎn)至面的空間立體覆蓋，對指導(dǎo)生產(chǎn)起到至關(guān)重要的作用。

三、對物探結(jié)果驗(yàn)證

（一）采用驗(yàn)證方法

主要采用鉆探和井巷工程相互結(jié)合，前期對異常區(qū)范圍布設(shè)多點(diǎn)式鉆孔，達(dá)到異常區(qū)內(nèi)部全覆蓋探查。在隨后，井巷工程施工過程中采用實(shí)時(shí)跟蹤觀測。

（二）驗(yàn)證結(jié)果

通過驗(yàn)證結(jié)果整體分析，全方位電法準(zhǔn)確率為50%；瞬變電磁法準(zhǔn)確率為66%；坑道透視法準(zhǔn)確率為100%，綜合分析林南倉礦多年來物探整體工作，認(rèn)為物探手段其準(zhǔn)確率在50%左右上下波動(dòng)。

四、綜合分析物探技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)

（一）物探技術(shù)在礦山生產(chǎn)應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

1.操作簡單：物探實(shí)施無需大量施工人員。

2.施工效率高：整個(gè)物探工作只需單個(gè)工作日即可完成，做到了節(jié)支和省時(shí)。

3.保證安全性較為可靠：雖然物探結(jié)果準(zhǔn)確性僅為50%左右，但大量結(jié)果證明，物探證明其不存在異常區(qū)范圍內(nèi)，出現(xiàn)大型構(gòu)造及突水可能性很小，基本做到“不保證異常區(qū)肯定是水文地質(zhì)異常體，但保證無異常反應(yīng)區(qū)域?yàn)樯a(chǎn)安全區(qū)域”。

（二）物探技術(shù)在礦山生產(chǎn)應(yīng)用的缺點(diǎn)

1.要求施工及數(shù)據(jù)處理人員素質(zhì)高：物探數(shù)據(jù)在采樣過程中及對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理過程中，從采樣到結(jié)果成圖，需要大量有著豐富經(jīng)驗(yàn)及業(yè)務(wù)素質(zhì)精湛專業(yè)人員進(jìn)行操作。

2.受復(fù)雜水文地質(zhì)因素影響較大：在水文地質(zhì)復(fù)雜區(qū)域，其準(zhǔn)確性較差。

3.準(zhǔn)確度稍差。

參考文獻(xiàn)

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