水文地质物探在煤矿探放水工作中的应用

2016-08-04李婷

大科技 2016年15期

关键词：电法物探水文地质

李婷

（江西省煤田地质局普查综合大队江西南昌 330000）

水文地质物探在煤矿探放水工作中的应用

李婷

（江西省煤田地质局普查综合大队江西南昌 330000）

随着我国煤矿事业的快速发展，对煤矿探放水工作也提出更高的要求。然而实际开展探放水工作中，本身面临一定的难题，如矿区中构造水、老空积水等区域划分，且对于不同区域情况，采取的物探方法也不尽相同，要求结合煤矿探放水工作实际要求合理运用水文地质物探方法。本文将结合某区域地质情况，对防治水工作中地面物探、井下物探的应用进行探析，在此基础上提出水文地质物探应用下的注意事项，为实际探放水工作的开展提供参考。

探放水；水文地质物探；应用；注意事项

前言

作为煤矿开采中的技术难题，探放水工作的开展是否有效将对钻探工作的开展带来极大影响。以以往钻探中的煤矿透水事故为例，其产生的直接原因可归结于煤矿探放水工作不合理。这就要求将水文地质物探引入其中，对于探放水工作的改善可起到明显作用。但如何发挥水文地质物探的应用优势，成为当前困扰探放水工作开展的主要难题。因此，研究煤矿防治水中水文地质物探的应用，有十分重要的意义。

1 区域地质情况分析

本文在研究中主要选取某地区作为实例，其水文地质较为复杂，且有较多大小河流存在。而在地下水方面，主要以松散岩类孔隙水、基岩裂隙水以及碳酸盐岩溶水等为主。从含水层看，包含松散岩类、组砂岩裂隙以及石灰岩岩溶裂隙等含水层组。实际开展开采工作中，由于区域以往开采中存在私挖乱采等情况，这样在水文地质资料上也表现出缺失状态。实际开展防治水工作中，要求以物探、钻探作为基础，在此基础上完成深掘分离等工作。而整个工作的开展，要求充分做好水文地质探查、巷道顶底板构造探查等，而其中可应用的技术以矿井电法技术为主，其强调在治理煤矿水患中将高分辨电法仪引入其中。因此，在具体开展探测中，考虑将高分辨电法仪应用的基础上，引入其他如Terra TEM瞬变电磁仪，可使探测效果达到最佳[1]。

2 防治水工作中地面物探的应用分析

对于探放水工作的开展，在应用水文地质物探中，主要考虑采取地面物探方式。该方法应用下强调对煤矿全区探测时，通过瞬变电磁仪实现，保证区域中的积气分布、积水分布等被有效探测，这样在做好前期分析工作的基础上，可使水害的预防目标得以实现。实际开展物探勘查工作中，将瞬变电磁仪引入，主要需从三方面内容着手，包括：①在对采空区范围确定的基础上，结合积水范围完成积水量的确定。②结合区域地质情况，对断裂构造发育程度进行分析。③对石灰岩含水层、砂岩含水层等厚度进行判断，并分析不同含水层的实际分布情况。在瞬变电磁仪应用下，其获取的探测结果如图1所示。

图1 瞬变电磁仪应用下测试结果

根据该测试结果可发现，对于深度超出850m的情况，其在15～41点之间保持极高的视电阻率值，在采空后出现的塌陷情况反映出来。而对于850m深度附近，其所表现出的电性反映情况，是砂岩含水层的具体体现。同时，从测试结果中也可发现，区域中有非积水区的存在，此时的视电阻率集中于前两者之间，其实质是对含煤地层段的体现。

在具体探测过程中，可结合实际采空区情况，发现地面物探应用下所测的误差能够保持在50m以内。加上高分辨电法仪在掘进中的应用，能够有效完成巷道物探过程。假若将钻探、物探方法同时使用，采空区中的积水可被排放出去，有利于防治水目标的实现。因此，在防治水工作开展中，将地面物探引入可起到明显的效果。

3 防治水工作中井下物探的应用分析

防治水工作开展中，除做好积水范围、采空区分布情况等探测外，也要求做好井下探水工作。该探测过程中考虑在利用高分辨电法仪的基础上，将TEM瞬变电磁仪引入其中，这样可使矿井掘进面积水被有效探测。

3.1 超前探水中井下物探的应用

钻探过程中，企业主要将钻机应用于主斜井前下方，以此为起点开展钻探工作。具体操作时，要求在掘进9m的位置上，将探放水钻机装设于工作面处，且在工作面处进行四个钻孔的设置，保证各钻孔在直径上保持60mm。其中在一号孔处，其以-22°作为钻探角度，分别对21m、27m与30.5m钻探深度进行观测，可发现各自涌水量分别保持为20m3/h、30m3/h、40m3/h。对于-32°钻探角度，其为二号孔，观察19m与20m钻探下涌水情况，主要表现为30m3/h与40m3/h。在三号孔处，以-29°为钻探角度，其在20m钻探下有1m3/h的涌水量。而四号孔处，以-28°为钻探角度，在30m钻探下，此时的涌水量为5m3/h。此时考虑将高分辨电法仪引入其中，可得到相应的钻探结果，具体如图2所示。从该测试结果便可发现，其最终测定的涌水情况，与实际钻探要求相吻合。

图2 钻探结果示意图

3.2 TEM物探测试的成效分析

物探测试过程中，考虑在应用瞬变电磁仪的基础上，将MTEM2.0系统引入其中。测试时主要以电磁场方向为依据，探测煤层底板、顶板。其中个测点以底板30°、顶板30°、水平顺层0°作为线框法线方向。通过实际测量能够发现，一般在发射电流关断影响下，瞬变电磁仪很可能有探测盲区存在，主要集中于10～20m浅部处。对此，在物探作业开展中将范围界定在15～100m。测试时发现在顶板30°方向处，存在低阻异常情况，此时对异常情况产生的原因进行分析，其极大程度因断层导水而产生，整个断层中潮湿、含水等问题较为明显。而在探测过程中从顺层方向开展，也有低阻异常情况存在，其产生的原因与顶板30°方向异常相同，主要表现在断层导水方面。假若在探测过程中，以底板30°方向为标准，没有低阻异常问题存在，此时可判定该区域不存在大面积富水情况。从整体探测情况看，断层导水情况出现的位置应介于60～90m处，且为正前方方向，有可能含水较多。因此，对于顺层方向、顶板方向，实际开展煤矿作业中，应保证钻探工作谨慎展开。由于这些部分有断层导水的存在，其出水量也较高，这样探放水时也会有较大的排水量，做好排水工作，可使煤矿生产更为安全[2]。

4 煤矿防治水工作中水文地质物探应用注意事项

煤矿防治水工作中，水文地质物探的应用效果极为明显，可考虑在探测矿区水文地质时将井下物探、地面物探共同引入其中，这样所得到的判断与预测结果将更为准确，为实际探放水提供有效参考。但实际引入水文地质物探方法中，仍有较多需注意的问题，具体表现在：①在水文地质勘探时，若应用瞬变电磁仪，还需有高分辨电法仪作为配合，这样能够获取瞬变电磁实际探测结果，再将高分辨电法仪在巷道物探中的结果引入，能够得到具体的探测结果。将两种探测结果结合，对煤矿安全生产可提供有效参考。②在井下物探方法应用中，应注意使其在不同地质构造探测中的应用效果发挥出来，如导水与含水构造、断裂破碎带、巷道底板与顶板隔水层等。同时，对于探放水工作中涉及的采空水、采空区敏感情况以及突水点问题，都可将井下物探方法引入，保证探放水中有井下物探结果作为参考。③在水文地质物探方法应用下，其中涉及的瞬变电磁仪、高分辨电法仪在完成井下物探工作后，也可通过钻探水机具验证，保证探测结果更为准确，这与防治水中物探与钻探开展下，探掘分离的要求相吻合，有利于煤矿透水事故的控制[3]。