綜合物探技術(shù)在綜采工作面防治水中的應用探析

＊王建斌

（山西凱嘉能源集團有限公司 山西 032000）

引言

從深部煤炭資源開采實踐來看，面臨的地質(zhì)條件相對于先前更加復雜，傳統(tǒng)的物探技術(shù)在很多方面表現(xiàn)出明顯的不足，影響到綜采工作面的整體開采效果。在這種情況下，選擇使用綜合物探技術(shù)可有效提升物探效果。因此，對綜合物探技術(shù)在義棠倡源煤礦090701綜采工作面防治水中的應用進行分析有著較為重要的意義。

1.工程概況

090701綜采工作面西側(cè)為090703軌道巷、北側(cè)為礦井保安煤柱線，東側(cè)為礦井保安煤柱線，南至南翼七采區(qū)準備大巷。在掘進兩順槽期間主要以頂板滴淋水為主。巷道底板標高在+774m～+840m之間，奧灰水水位在+923.5m左右，該巷道為帶壓開采，煤層底板帶壓約1.5MPa。

(1)090701綜采工作面掘進期間“三探”情況

工作面物探情況：根據(jù)三維地震勘查報告，090701綜采工作面運輸順槽最近距離西側(cè)有一陷落柱，該陷落柱編號為X8，形狀近似橢圓形，發(fā)育于9#煤，長軸方向N85°E直徑123m，短軸方向N5°W直徑90m，面積9222.79m2，掘進期間除采用公司瞬變電磁探測外，先后邀請華盛水文地質(zhì)局物探隊伍進行瞬變電磁及MSP震波專項物探，后期我公司自行進行了鉆探驗證，無鉆孔出水現(xiàn)象。

(2)工作面掘進期間鉆探情況

①090701綜采工作面軌道順槽

在090701綜采工作面軌道順槽掘進期間鉆孔均無出水現(xiàn)象，該巷道掘進至聯(lián)絡巷往前10m位置時，迎頭見一落差35m正斷層，斷層面無出水現(xiàn)象，現(xiàn)迎頭層位為砂巖。

②090701綜采工作面運輸順槽

090701運輸順槽在掘進期間進行探水，鉆孔均無出水現(xiàn)象。

③090701綜采切眼

090701綜采工作面切眼掘進期間探水工作，鉆孔均無出水現(xiàn)象。

(3)工作面掘進期間化探情況

掘進期間針對頂板淋水現(xiàn)象均做了水質(zhì)化驗，經(jīng)比對化驗水質(zhì)結(jié)果，確定水質(zhì)類型為K21頂板含水層水。

(4)工作面內(nèi)物探及坑透情況

工作面順槽在掘進期間，嚴格執(zhí)行《探掘分離制度》，實行“物探先行，鉆探驗證”，兩順槽每60m進行一次物探探測，工作面形成后分別采用了瞬變電磁法和無線電波坑透法兩種物探方法對工作面進行物探，并對物探結(jié)果進行分析和總結(jié)。

(5)鉆探情況

工作面在回采前，工作面內(nèi)無異常區(qū)域時，采用4000s坑道鉆機分別在工作面兩順槽之間垂直于工作面每隔50m布置一個探水孔，鉆孔探水眼與兩順槽夾角為90°，與煤層頂板夾角為0°，鉆孔深度不小于設計深度，探眼方向總體朝工作面推進煤層方向。

經(jīng)物探、鉆探探測及驗證，工作面范圍內(nèi)無明顯水害隱患存在，在回采過程中，加強水文地質(zhì)觀測，尤其在過溝槽時，發(fā)現(xiàn)異常情況及時上報，注意新出現(xiàn)的突水點，記錄涌水量和水壓。維護好排水系統(tǒng)，保障其可以正常運行。

2.綜合物探技術(shù)在090701綜采工作面防治水中的應用要點

(1)090701綜采工作面地球物理特征

在原巖情況下，隨著巖性的差異，導電性也會有明顯的差異。從電阻率來看，煤層、灰?guī)r整體的電阻率偏高，砂巖的電阻率相對偏低，頁巖、泥巖等電阻率相對更低。若巖層、煤層中存在大量的裂隙，特別是含有水時，電阻率下降較為明顯。這是對090701綜采工作面使用綜合物探技術(shù)的前提。在090701綜采工作面開采之前，為了將090701綜采工作面所面臨的地下水的情況，全面的掌握，本次選擇使用了音頻電穿透技術(shù)、井下電測探技術(shù)等對工作面面臨的地下水情況進行了全面的探測。

(2)電測深探測技術(shù)應用技術(shù)要點

該技術(shù)主要是應用視電阻率探測的方式，將目標探測范圍內(nèi)整體的含水情況全面的探測出來，該探測開展的基礎是巖層內(nèi)存在的導電性差異。見圖1所示。在開展本次探測時，技術(shù)人員將測量電極M與N固定不動，同時將供電的電極B固定下來。然后移動電極A，通過從近到遠的方式進行移動，在電極A逐步移動的過程中，M與N為中心點的電場整體的分布情況就可以較好的掌握，從電場的分布情況，探測出奧灰水整體的變化情況。

圖1 電測深探測技術(shù)原理圖

(3)音頻電穿透技術(shù)

隨著巖性的不同，表現(xiàn)出的導電性也有著明顯的差異，表現(xiàn)為對人工電場分布情況的不同。技術(shù)人員通過使用專門設備對人工電場分布情況進行全面的觀測，音頻電穿透技術(shù)就是以上述為原理。在本次物探時，技術(shù)人員在兩個巷道內(nèi)同時開展，將供電的電極A1與A2相對固定，然后將測量電極M與N分別移動，然后將工作面發(fā)射點作為中心，開展扇形掃描，實現(xiàn)對工作面的全部探測。見圖2所示。

圖2 音頻電穿透技術(shù)應用原理圖

(4)物探探測資料處理分析

首先，技術(shù)人員將電測深測量得到的原始數(shù)據(jù)通過分類篩選的方式輸入到軟件中，然后使用專用處理軟件對視電阻率進行計算，并開展深度反演練矯正，通過SUFER數(shù)據(jù)處理軟件繪制得到電阻率變化曲線圖，也就是電測深解析曲線。其次，對音頻電穿透技術(shù)測量得到的數(shù)據(jù)，通過分析篩選的方式輸入到軟件中，并使用SUFER數(shù)據(jù)處理的方式，繪制得到二維視電阻等值曲線，通過與工作面地質(zhì)圖全面結(jié)合的方式，形成最終的音頻電穿透成果圖。

在具體解析時，電測深技術(shù)選擇使用的是專用軟件將視電阻率的等值線圖繪制出來，不同深淺的顏色，表示的是不同的視電阻率。色界代表的是視電阻率對數(shù)的高低，隨著數(shù)值的下降，視電阻率對數(shù)也會隨之下降，富水性也就越好。若巖層整體的連續(xù)性相對較好，那么得到的視電阻率對數(shù)等值線可以將巷道底板整體的變換規(guī)律表現(xiàn)出來。所以，選擇使用反映視電阻率的對數(shù)等值線的色階表現(xiàn)出的整體變化情況，就能夠?qū)⒐ぷ髅媲胺降牡妥璁惓^(qū)域較好的定位，然后技術(shù)人員再結(jié)合工作面已經(jīng)探測得到的水文地質(zhì)情況，從而預測出富水區(qū)域整體的異常情況。對于音頻電穿透探測資料的解釋，巖石表現(xiàn)出的電性差異是根本，通過使用專用軟件的方式將煤層底板視電導率計算出來。通過SUFER專用軟件將音頻電穿透CT解析曲線圖表現(xiàn)出來，不同深淺的顏色變化，代表的是不同的電導率分布情況。不同色界代表的是電導率的差異，隨著電導率的增加，煤巖層整體的富水能力也有著較大的差異，從而將工作面前方隱伏的構(gòu)造異常區(qū)域較為精準的反映出來。

3.結(jié)束語

綜上分析，在日益復雜的開采條件下，綜采工作面防治水工作難度相對于先前提升明顯，各種類型的安全隱患也相對于先前增加明顯，因此，在綜采工作面開采過程中，選擇使用綜合物探技術(shù)對于提升綜采工作面工作的安全性、高效性非常關鍵。因此，這就需要煤礦企業(yè)充分認識到使用綜合物探技術(shù)的重要性，結(jié)合煤礦企業(yè)的實際條件，將綜合物探技術(shù)高質(zhì)量、高效率應用到煤礦綜采工作面開采中，有效提升煤礦綜采工作面的物探效果，保證開采安全。