物探技术在煤矿防治水中的应用

雷 霆

（贵州黔西能源开发有限公司青龙煤矿 贵州黔西 551500）

1 概况

青龙煤矿位于贵州省黔西县谷里镇，生产规模120万吨/年，斜井开拓，综合机械法采煤，矿井主采二叠系上统龙潭组16煤、18煤，16与18煤间距27m左右。

11615工作面位于一采区东北部，11615工作面走向长834.4m，工作面倾向长145m，煤层倾角7~15°，平均11°，煤层平均厚2.6m。

2 区域地质情况

2.1 地质构造

该工作面煤岩层总体趋势呈现西南高东北低，为一单斜构造，工作面煤系地层未发育古河流冲刷、岩浆岩侵入体及陷落柱。工作面内共揭露3条断层。

2.2 水文地质情况

该区域煤系地层以上发育茅草铺组岩溶裂隙含水层、夜郎组玉龙山段岩溶裂隙含水层、长兴组岩溶裂隙含水层、龙潭组裂隙含水层。

开采的16煤主要受长兴组灰岩、L7灰岩和龙潭组裂隙含水层影响，根据矿井三带发育高度研究，三带发育高度已经波及至长兴灰岩。L7灰岩与16煤顶板间距约10.44～19.2m，平均厚3.48m，富水性中等，以静储量为主，充水途径为裂隙。长兴灰岩底界距16煤顶间距约46.29～57.45m,平均厚30.38m，局部岩溶裂隙相对发育，富水性中等、不均一，以静储量为主。地面无地表水体和河流。

3 物探技术原理

3.1 地球物理特征

岩性地层一般变化规律为从泥岩、粉沙岩、细砂岩、煤层到灰岩，电阻率值逐渐增高，即煤层与灰岩呈现相对高阻特性，根据电性差异煤系地层沉积序列清晰、地层相对稳定，横向与纵向都有固定的变化规律可循。裂隙水体的导电性良好，横向与纵向都打破了原有岩层电性的固有变化规律。电性变化的存在为以电性差异为应用前提的电法勘探方法的实施提供了良好的地球物理条件。

3.2 物探方法原理

地下各种岩（矿）石之间存在导电差异，影响着人工电场的分布形态，音频电透视物探技术就是利用专门的仪器在井下观测人工场源的分布规律来达到解决地质问题的目的。

3.3 地电模型及点源场的分布特征

音频电透视法以全空间电场分布理论为基础。煤层与顶板岩性具有明显的电性差异，而煤层相对其顶板为高阻层。

异常曲线（U/U0）是以点源A与地质体连线的延线为对称轴的轴对称曲线。异常幅度、宽度与异常体的大小、异常体与围岩的电性差异及距收发面的距离等有关。异常体规模越大、与围岩的电性差异越大、距收、发面距离越小，异常幅度就越大；反之则越小。

4 测点布置、工作量及技术措施

4.1 测点布置、工作量

音频电穿透在11615工作面的运输顺槽和轨道顺槽施工探测，接收点距10m、发射点距50m，针对每个发射点，在另一巷道与之对称点附近一定区段进行扇形扫描接收，每个发射点对应9~21个接收点。共布置发射点72个，物理测点1428个，完成测线长度1700m。

探测深度是由发射频率决定，因此为探测煤层顶板不同高度的富水性异常区，施工时采用的频点不同，11615工作面采用15HZ、120HZ，分别探测16煤顶板上0-40m、40-80m高度段的岩层富水性。

4.2 探测技术措施

工程检查点不少于3%的，检查点平均均方差不超过5%的要求。探测时，供电点位置避开排水沟，采集信号时尽量挖开浮煤，接收电极MN分别布置在巷道两侧帮拐角脚处，其连线垂直于顺槽走向。有金属锚网、铁轨时，应保证保证电极不与金属网接触，距离铁轨0.5米以上，保证电极(特别是MN电极)打在坚实层位，并尽可能避开积水、淋水地段，避免极化不稳等现象发生。

5 资料处理与解释

采用CT成像方法解释。层析成像图件是以颜色分级的，原则上分多级，以便更细致地划分电性的递变规律，解释过程中应结合有关已知地质资料来划分级别，使物探资料更切合实际地质规律。

6 探测成果

本次物探工作提交顶板以上0-40m、40-80m视电导率等值线平面图。共圈定3个异常区，其中I号相对异常区距工作面切眼0~130m范围内，I号颜色等级相对II、III号深。

7 探放水

编制专项探放水设计及安全技术措施，完善作业现场排水系统。针对性的在不同位置、不同角度布置钻孔，打穿长兴组灰岩，探放 I、II、III号富水性异常区。

1、针对I号富水性异常区布置3个孔，验证孔1个，共疏放水量约28760m3。

2、针对II、III号富水性异常区布置5个、9个，共疏放水量约10000m3。

结语

贵州地区煤矿受地形地貌影响，煤层埋藏较浅，受大气降水影响较大。11615工作面沿11613工作面采空区布置，处于11613工作面采空区下倾方向，采空区积水补给11615回采工作面，雨季期间11615工作面涌水量由正常30m3/h变化为180m3/h。依据物探技术探测结果重新修订工作面涌水量，回采前重新修改防排水设计并落实现场，提高了工作面排水能力，保证工作面安全回采。

物探技术在11615工作面的应用，实践证明、探测成果可靠性较高，为探放水提供科学依据，避免突出事故发生，排除顶板水害，确保工作面安全生产。物探技术的应用成为煤矿防治水工作重要的手段之一。

[1]雷霆.吕甲元.物探技术在煤矿防治水中的应用[J]能源与节能,2017(11)：163-164.

[2]朱文涛.综合物探技术在煤矿防治水中的应用[J]内蒙古煤炭经济 ,2012(9)：78-79.