综合物探在煤矿超前探中的应用研究

2017-05-08刘江敏樊林林邢楷郝宇军

科技创新与应用 2017年12期

关键词：安全

刘江敏+樊林林+邢楷+郝宇军

摘要：文章介绍了使用瞬变电磁法、钻孔激发极化法探测煤矿掘进工作面前方地质信息，以评价前方掘进空间含水性的技术方法与效果。综合物探减少了单一探测参数评判导致的多解性，提高了探测结果分析解释的准确性，可有效地解决煤矿井下巷道掘进头隐伏水患的预报问题，确保巷道掘进过程中的安全。

关键词：瞬变电磁；激发极化；综合物探；含水性；安全

在煤矿生产中，水害是影响掘进工作面安全生产的重大灾害之一。我国煤炭生产能力日益增大，采空区积水、构造及陷落柱导含水等对煤矿安全生产构成极大威胁。同时，由于小煤窑无序开采、越界开采造成的未知老空水问题日益突出。因此，查明掘进工作面前方含水性，为煤矿防治水及安全生产提供依据很有必要。近年来，运用瞬变电磁法、钻孔激发极化法等综合物探方法，在掘进工作面进行探水取得了较好效果。

1 综合物探方法原理与优缺点

1.1 瞬变电磁法

瞬变电磁法也称时间域电磁法（Time domain electromagnetic methods），简称TEM，它是利用不接地回线或电极向地下发送脉冲式一次电磁场，用线圈或接地电极观测由该脉冲电磁场感应的地下涡流产生的二次电磁场的空间和时间分布，来解决有关地质问题的时间电磁法。具有对水体反应灵敏，横向分辨率高，工作效率高等优势。

但其缺点也很明显，主要有：测量信号弱、装置参数设置较复杂、受掘进机、巷道底板的铁轨、工字钢支护、锚杆支护、运输皮带支架等各种金属设施影响较大、数据分析复杂，结果多解性较高等。

1.2 钻孔激发极化法

激发极化法是根据岩矿的激发极化效應来探测未知水源的一种电法勘探方法。在向目标体充放电过程中，由于电化学作用引起一种随时间变化而变化的电场现象，称为激发极化效应（IP效应）。激发极化法以该效应为理论基础，通过观测目标体激电效应，以探测目标区域地质情况。

钻孔激发极化法是针对以数量有限的探孔推断前方水文地质情况具有很大的局限性，无法确定前方岩层赋水性的三维空间分布情况的这种情况，而提出的利用探孔进行激发极化法超前探水。其工作方式是将测量探头从孔口10m处开始测量，每1m进行一次采集数据（每次同时采集视电阻率值和视激发极化值），直至推进到孔底为止，可以对钻孔周围和孔底30m范围内进行探测预报。探测时电阻率法和激发极化法同时进行，可得到多种参数的探测数据，能将数据自动进行处理、分析和预报，可以对富水体及导水通道等有害地质体进行精细有效的探测预报，是一种全新的矿井巷道超前探水预报仪。可大大减少钻孔探测数量，节省时间和成本，提高工作效益，同时又提高煤矿井下巷道掘进隐伏水患的排除能力。

2 综合物探应用效果

2.1 物探结果

在晋煤集团某矿43133掘进工作面401m进行瞬变电磁法进行探测后，顺层探测方向探测结果为图1。结果中圈定低阻异常一个，推断其为前方采空区水影响。钻孔激发极化法探测结果如图2，采用钻孔频率域激发极化法的视电阻率和视极化率二参数进行探测。结果中视电阻率和视极化率在距钻孔口的29m-53m段出现异常区域，从探测数据曲线的形态分析，该段钻孔周围应可能有含水体。

2.2 钻探结果

矿方开展正常钻探时前方未有异常情况。根据物探结果在左帮补加钻孔，在40m处出水，与探测结果相符合。

3 结束语

（1）钻孔激发极化法探水技术是钻探与物探的有机结合，可以避免磁场，金属等外界干扰因素；具有操作方便、花费较低、结果通俗易懂、不易受现场干扰等优点，具有较大的煤矿应用性，可有效地解决煤矿井下巷道掘进头隐伏水患的预报问题，确保巷道掘进过程中的安全。

（2）利用瞬变电磁法、钻孔激发极化法综合探测，之后相互印证解释结果，大大减少了瞬变电磁法探测结果的多解性，可以提高物探结果分析解释的准确性。

参考文献

[1]吴有信，韩东亚，王琦.煤矿深部开采地质保障中的综合物探技术应用[J].工程地球物理学报，2009（02）.

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