YTD400(A)型矿井探测仪在煤矿防治水工作中的应用探讨

刘官虎 周仕来

(贵州职业技术学院 贵阳 550023)



YTD400(A)型矿井探测仪在煤矿防治水工作中的应用探讨

刘官虎 周仕来

(贵州职业技术学院 贵阳 550023)

YTD400(A)型矿井全方位探测仪在矿井物探技术功能集成、数据处理、解释与成图功能集成等方面具有创新性，是专门为应对煤矿井下水害研制的专业探测仪器，在国内探测煤矿水害中处于领先地位。通过该仪器在煤矿的实际应用情况，对巷道掘进时前方水害的探测结果进行诊断分析，为矿井防治水害提供有力依据。

矿井探测仪；防治水；电法探测；巷道掘进

一、引言

矿井水灾是煤矿五大主要灾害之一。一旦发生透水，不但影响矿井正常生产，而且还会造成人员伤亡，淹没采区和矿井，对人民的生命财产威胁极大[1]。K矿井是以顶、底板直接进水的水文地质条件中等复杂的裂隙充水矿床，水文地质勘查类型为Ⅱ类Ⅱ型。矿区范围内井泉水为基岩层间裂隙水，小窑水和第四系松散层中孔隙水，老窑积水和采空区积水及上覆地层含水层中的地下水将成为矿井的主要充水因素，对矿井安全威胁较大。运用YTD400(A)型矿井全方位探测仪对该矿井C4运输上山掘进工作面进行探测，并对探测结果提出分析和建议。

二、仪器主要技术参数及特点

YTD400(A)矿井全方位探测仪能够进行数据采集、处理、成图与解释，提供了物探工作经验值与规律，结合工作面钻探与巷道实际揭露等情况，进行验证对比，为矿井防治水工作提供相关物探参数，指导矿井安全生产[2]。仪器外形及附件如图1所示，仪器主要技术参数如表1所示。

图1 探测仪外形及附件

该仪器主要特点如下。

(一)多功能集成

实现收、发一体，一机多用，可灵活组合使用，实现全方位探测。

(二)多频点工作

采用多个频点的选频发射，等频接收的工作方式。既避开了矿井下强干扰背景，提高微弱信号的识别和处理能力，又可实现多层段数据采集，便于异常地质体的空间分析与解释。

(三)自动反演解释

系统数据处理软件可进行三维电法数据反演，将能够得到更小的计算误差，从而给出可靠的反演结果，更逼近实际地质条件。

(四)CT成像处理与成图

借鉴医用CT技术，针对电透视功能块的数据，实现了CT成像处理与成图，大大提高了数据处理、解释的速度和精度，并使解释成果更加直观、简单易懂。

表1 YTD400(A)型矿井全方位探测仪主要技术参数表

三、探测原理与安装方法

矿井巷道掘进头超前探测采用三点三极超前探测方法。超前探测是研究掘进头前方地层电性变化规律，预测掘进头前方含水、导水构造的分布和发育情况的一种电法探测技术。采用三极装置，一个电极在无穷远，对巷道内测量电极的影响可以忽略不计，故其电场分布近似为点电源电场，一个电极向全空间均匀介质中的A点供电[3]。该仪器主要是通过电性异常，判断掘进巷道前方地质构造或水文异常情况。

测量时在井下一般需要4个人，1人负责仪器操作，1人负责跑A极，2人负责放测线和移动测量电极。在施工前先进行测点号标注，利用卷尺定距离。将无穷远电极B放置于5～10倍的观测距离并固定，测量电极M、N在测区内相对固定，记录点的距离一般为10～30m，最大电极距离为140m，保证测量深度不小于100m。安装方法如图2所示，图中O1、O2为测点。

1.3.2 合理轮作、尽早定植 合理轮作换茬不仅可以切断病原物的传播途径，而且有效减少了土壤中病原物的积累和作物间的交叉感染，有较好的防病效果；尽量早定植，使得西葫芦生育进程提前，尽早形成发达根系、健壮植株，提高个体抗病力。早定植还可以早结果，待进入病毒病盛发期，西葫芦已形成产量，降低其受病毒病的影响。

图2 三极探测装置施工布置图

四、探测过程与结果分析

在工作面共打孔15个，孔间距为4m，孔深约0.3m。在现场工作时，首先将准备好的盐与黄泥混合填堵钻孔，将铜电极插入孔中，保证铜电极能够与围岩接触良好；然后，在距巷道迎头4米，沿巷道掘进方向以4m等间距后退布置供电电极A1、A2、A3，将另一供电极B布置在无穷远处，这样就可以近似地将A1、A2、A3看做点电源。最后从A1、A2、A3顺巷后退4m，以4m间距顺巷道布置测量电极M，N，同时分别测量3对电极所对应的视电阻率值。依次移动电极MN进行测量，直至探测工作结束。三点三极探测技术可以利用同一组MN测量的三组视电阻率值进行校正，消除干扰，提高解释准确度。

现场探测数据采集完成以后，及时对数据进行处理和分析。本次探测电极接地良好，现场采集的数据可靠，个别测点受到井下杂散电流影响。巷道超前探测结果图如图3所示，深黑色表示相对低阻，灰白色表示相对高阻，纵坐标从下到上表示巷道的宽度，单位为m，横坐标从左到右表示掘进头超前探测距离，单位也是m。深黑色表示相对低阻(约50 Ω·m)，灰白色表示相对高阻(约1100 Ω·m)，其它颜色代表的电阻率值可从附图中查出。

图3 巷道掘进超前探测结果图及对应的电阻率值

如图3所示，可以看出掘进头前方区迎头到0～13m附近存在一处低阻异常区，里程为13m；掘进头前方区迎头到28～34m附近存在另一处低阻异常区，里程为6m，两处异常区存在水体或含水构造等隐患较大。建议对异常区域引起重视，加强水文地质观测和探放水工作，并进行打钻验证，提前采取安全防护措施，保障安全生产。

五、结论和建议

煤矿水害是一项极为复杂，隐蔽性较强的灾害。矿井防治水要做到综合探测，在充分利用新设备、新工艺的同时，辅以钻探进行验证，结合本次探测得出以下结论及建议。

YTD400(A)矿井全方位探测仪能够对煤矿顶、底板含水层及侧帮老空、老窑的位置进行准确定位，避免老窑水或承压水给煤矿带来的危险。但煤矿井下作业环境极其复杂，施工过程中对YTD400(A)电极有一定的影响，导致探测结果有误或不真，因此需建立完善的矿井排水系统，合理选型排水设备，保证水仓有足够的容量，排水设备和设施要有专人管理，保证其运行可靠[4]。

第二，在物探异常区特别是物探含水区域，应严格按《煤矿安全规程》和《煤矿防治水规定》设计并施工超前探测钻孔，以验证物探结果的准确性，并采取相应安全措施。

第三，矿井探放水时应增加应急的排水设施，做好探放水记录，探水过程中如出现涌水量突变情况，应及时撤离人员，并向有关领导汇报。

第四，对探测结果的诊断分析，需要实际施工资料支撑，矿井今后生产过程要加强验证工作，对该仪器探测结论进行验证和补充，确保矿井安全生产。

[1]唐海.小煤矿透水事故分析及预防[J].中国安全科学学报,2010(1).

[2]苗平. YTD400(A)矿井全方位探测仪物探仪在望云煤矿分公司安全生产中的推广与应用[J].科技风,2012(4).

[3]吴连刚,王衍松,冯建波.矿井全方位探测仪在太平煤矿防治水工作中的应用[J].山东煤炭科技,2013(5).

[4]于威,杨长瑞,汤其建.直流电法在井下探放水中的应用[J].中国矿山工程，2013(1).

(责任编辑：段 娟)

Practice & Application of YTD400(A)Coal Mine Detector in Water Control

LIU Guanhu ZHOU Shilai

(Guizhou Vocational Technology Institute Guiyang 550023)

The YTD400(A)all-round coal mine detector has innovated functions such as integration, data processing, explaining and mapping, especially for water detecting, which is at leading position in domestic coal mine water hazards detection. The practical application of the said detector can help diagnostic analysis of water hazards, providing strong evidence for water control in the mine.

Mine Detectors; Water Prevention & Control； Electrical Detect; Tunneling

2016-06-06

刘官虎(1983—)，男，贵州六盘水人，讲师。

1008—2573(2016)03—0049—04