煤矿井下综合物探超前探测技术与应用

崔洪亮

摘要：随着我国社会水平的提升，经济步伐的推进，我国的煤炭事业也在这个过程中得到了较大程度的发展。而在煤矿巷道掘进的过程中，为了能够对巷道前方的地质情况进行探测、排除潜在安全隐患，就需要我们能够对综合物探超前探测技术进行一定的应用。在本文中，将就煤矿井下综合物探超前探测技术与应用进行一定的分析与探讨。

关键词：煤矿 井下综合物探超前探测技术 应用

1 概述

近年来，我国的煤炭事业得到了较大程度的发展。而在这个过程中，我国很多矿区也从以往的浅部开采逐渐向着更深的方向发展。随着深度的增加，我们地表勘探所具有的效果以及精度就会得到不断地降低。在巷道掘进前方的破碎带、断层以及陷落柱等构造方面，对其所开展的预报以及预测将对巷道的安全、高速掘进具有着非常重要的作用。对此，就需要我们通过新技术的应用做好井下近距离探测工作。

2 煤矿井下综合物探超前探测技术的优势

煤矿井下综合物探超前探测技术具有着应用成本低、应用效率高、施工方便、技术成熟以及对施工空间要求低等特点，非常适合应用在空间狭小巷道的迎头检测中，且在对该技术进行应用时也不会对煤矿巷道掘进工作的开展产生影响。

通过该技术的应用，能够帮助我们准确、高效地对巷道掘进迎头方可能存在的含水异常情况进行预测，并能够对巷道破碎带、岩溶、陷落柱以及裂隙等构造的富水性进行提前预报，以此帮助能够在对含水情况进行充分把握的同时制定应对措施，使巷道能够以高效、安全的方式实施掘进。同时，其所具有的高效率性以及装置简便的特征也能够使其在较短的时间获得测量结果，对于巷道的掘进来说也能够对其争取大量的宝贵时间，是我国目前矿井超前探测过程中应用较为广泛的一类技术。

3 探测技术

3.1 瞬变电磁探测技术

在迎头超前探测的方案中，我们在局部对巷道顶底板以及侧帮开展探测工作时，需要使用偶极装置方案先对环境的富水性以及构造等方面进行一定的研究。在对掘进巷道富水层以及构造研究的方案中，主要是通过多方向以及水平的方式开展探测工作的，该种方式就会将其所具有的探测范围形成一种类似中心点发散的扇形区域。同时，为了能够在探测的过程中对巷道底板情况也进行良好的探测与了解，我们也可以使用垂直方向的方案对其进行探测。

3.2 高密度电法探测技术

对于该种技术来说，其属于三级超前的探测方式，能够在井下工作面切眼、瞬变电磁、顺槽以及掘进迎头等位置在同一時间开展探测工作。同时，其也实施一种阵列式的勘探方式，非常适合应用于中浅层的勘察工作之中。同探底雷达以及浅层地震等勘测方式比较而言，其具有着受场地干扰小以及运行成本低的特点，目前较为广泛的应用于路基勘察、水文地质以及岩溶塌陷等勘察工作中。当地面电极一次布设完毕之后，就能够以统一的方式开展数据观测。另外，同常规方式相比，其在数据方面也实现了半自动、自动的数据采集，能够有效地提升探测效率。

3.3 地球物理响应特征

从电性方面分析，矿区不同地层具有着下述电性分布规律：粘土岩类所具有的电阻率值最低，煤层电阻率值最高，而砂岩则处于两者之间。在煤层中，其通常都会具有着较为清晰的沉积序列，且在原生地层情况下，其所具有的电性特征在纵向方面具有着较为固定的变化，而在横向方面也较为均匀。同时，如果巷中存在着一定数量的破碎带且构造中不具有水，那么其局部电阻率就会因此增加，且构造所具有的导电性也相对较差；而如果构造中含有一定的水分，那么就会具有着较好的导电性，在该性质方面类似于局部地电阻率地质体。通过上述情况的描述与分析，我们则可以认识到，在巷道裂隙、陷落柱以及断层等构造发育的过程中，不管其中是否存在一定的水分，都会使地层在横向以及纵向所具有的电性规律会因此发生一定的变化。从另一个方面来说，正是由于该规律的存在，则会为通过以岩石导电性差异为物理基础的电磁探测法应用提供了较好的地质条件。

4 应用实例

下面，笔者以我国南方某矿区的1201工作面为例对超前探测技术进行一定的应用。对于该工作面而言，其是一种带压开采工作面，其所具有的水文地质以及工作面地质情况都很复杂，且会受到灰岩承压水的压力影响。工作面方面，其由于未处于承压水区域，在实际采掘时则会因此受到一定的影响，尤其是断层构造周围更是会因为采动影响的存在而因此产生一定的裂隙，并以此使工作面出现了不同程度的涌水异常情况。通过该工作面水文地质资料的研究，工作面12031巷掘进东南200m具有着最大的用水量，且主要淋水点分布在顶板裂隙以及锚索孔位置处。为了能够避免巷道内部出现水害问题、使工作面能够以更为安全、稳定的方式开展回采工作，就需要我们通过高密度电法以及矿井瞬变电磁法的应用对该工作面开展超前预测工作。

4.1 探测结果

在该泄水巷中，由于迎头位置会受到掘进机的影响，且整个巷道长度较短，就会为我们本次探测工作产生了较大的影响。通过高密度电法以及瞬变电磁法对1201工作面泄水巷进行了探测工作，得出探测成果图所图1，2所示。

通过成果图的观察可以看到，迎头前方28m范围内所具有的岩体电阻率相对较低，而在20m偏右的位置处岩体则具有着较高的富水性。根据该情况，就需要我们在后续掘进工作开展的过程中能够对其引起注意，做好提前的预防工作。

4.2 成果验证

在掘进工作开始之前，我们对上述探测成果所获得的异常区进行圈定，并在此基础上以钻探的方式对探测效果进行了考证，以此避免在掘进过程中出现矿井水害。而根据掘进情况以及现场钻探工作结果的分析，可以发现本次探测异常区为1201泄水巷积水位置，且有大量的积水处于探巷之中，同我们之前所获得的物探结果基本相符。据此，矿井施工方也在对巷道实施贯通之前对其进行了密闭以及排水工作，以此保证了巷道贯通工作的安全性。

5 结论

总的来说，为了能够使煤矿掘进工作得以安全、高效的开展，就需要我们能够做好巷道前方地质的探测工作。在上文中，我们对煤矿井下综合物探超前探测技术与应用进行了一定的研究与分析，而在实际工作开展的过程中，也需要我们在以该技术获得准确结果的同时通过针对性应对措施的制定获得更好的掘进效果。

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