邢松戰(zhàn)

（河南煤業(yè)化工集團(tuán)永貴能源開發(fā)有限責(zé)任公司新田煤礦，貴州 畢節(jié) 551500）

1 水紋地質(zhì)概況

新田礦井采用斜井單水平開拓方式，初期設(shè)主、副、回風(fēng)斜井3個(gè)井筒，其中主斜井井口標(biāo)高+1234m，井筒傾角14°45′，斜長1467m；副斜井井口標(biāo)高+1234m，井筒傾角17°30′，斜長1235m；回風(fēng)斜井井口標(biāo)高+1271m，井筒傾角20°，斜長1181m。井筒在施工過程中穿過的地層有九級灘段（上亞、中亞、下亞段）、玉龍山段（上亞、下亞段）、沙堡灣段、長興組、龍?zhí)督M上段。根據(jù)井田地質(zhì)報(bào)告和施工的井筒檢查孔所提供的地質(zhì)資料，三條井筒穿過的主要含水層有九級灘中亞段T1y2、玉龍山段T1y2-2、長興組P2c及F5斷層。

2 探水方案

2.1 瞬變電磁法探測

2.1.1 瞬變電磁法(Transient Electromagnetic Methods)，又稱時(shí)間域電磁法(Time Domain Electromagnetic Methods)，簡稱TEM或TDEM，它是利用不接地回線或接地線源（電極）向地下發(fā)送一次脈沖磁場，在一次脈沖磁場的間歇期間，利用線圈或接地線源（電極）觀測二次渦流場的方法。該方法是近年來國內(nèi)外發(fā)展得較快、地質(zhì)效果較好的一種電法勘探分支方法。它與其它測深方法相比，具有探測深度大、信息豐富、工作效率高等優(yōu)點(diǎn)。特別是對探測高阻覆蓋層下的良導(dǎo)電地質(zhì)體取得了顯著的地質(zhì)效果。

2.1.2 瞬變電磁法探測原理

礦井瞬變電磁采用同地面瞬變電磁法相同的工作原理，但是又區(qū)別與地面瞬變電磁法勘探，由于賦煤巖系成層分布，各巖層電阻率不同，當(dāng)前采用的裝置形式在井下巷道空間中進(jìn)行超前探測時(shí)，線圈與巖層的耦合方式發(fā)生改變，由原來的平行層理變成垂直層理（圖1），進(jìn)而一次場的激發(fā)方式由原來的垂直層理變成平行層理，一次場激發(fā)方式的改變帶來瞬變場分布與擴(kuò)散方式的改變。因此，建立于垂直層理激發(fā)方式的瞬變電磁場傳播的基本理論不再適用于瞬變電磁超前探測技術(shù)，在數(shù)據(jù)的采集與處理時(shí)應(yīng)采取平行層理?xiàng)l件下的相關(guān)理論，將發(fā)射線框置于掌子面，其發(fā)射源激勵下的渦流場在不同巖層中傳播，形成的二次場又會被置于掌子面的接收裝置以感應(yīng)電位的形式所接收，通過觀測感應(yīng)電位的變化，從而推測掌子面前方電性的變化?，F(xiàn)場勘探見圖2。

圖1 超前探測耦合示意圖

2.1.3 瞬變電磁法探測在新田煤礦的應(yīng)用

2009年6月25日，在新田礦井回風(fēng)斜井498m迎頭進(jìn)行了超前探測。本次探測采用的是邊長2m的多匝方形重疊回線裝置，測量控制在10m左右。根據(jù)物探與實(shí)際情況分析，巷道前方0-15m為破碎帶證實(shí)與實(shí)際揭露情況相符，該段為相對含水層，為巷道注漿堵水及下一步掘進(jìn)提供了可靠依據(jù)。

2.2 便攜式礦井地質(zhì)探測儀探測

2.2.1 重點(diǎn)解決問題

1）頂?shù)装迕汉窦扒胺綐?gòu)造實(shí)時(shí)剖面；2）工作面內(nèi)斷層及隱伏構(gòu)造探測；3）陷落柱探測；4）巷道獨(dú)頭超前探測；5）老空探測；6）基巖界面及起伏形態(tài)探測；7）巖層探煤層；8）巖漿侵入體

2.2.2 探測原理

單點(diǎn)探測原理。單點(diǎn)探測技術(shù)是源于反射地震波勘探中的自激自收方式，即反射波中偏移距為零的垂直反射形式。它是通過接收巖、煤層界面的地震波垂直反射信號，來解析計(jì)算目的層距離或厚度的。由反射波時(shí)距曲線方程：4h2+x2=v2t2，令 x=0，則 h=vt/2。式中時(shí)間t可由波形記錄上判讀，波速 須是一已知數(shù)，其取值準(zhǔn)確與否，直接影響到目的層距離或厚度探測的精度。一般來說，在一定的探測區(qū)域內(nèi)，巖、煤層的垂向波速都較穩(wěn)定，探測時(shí)可作波速調(diào)查，弄清各層波速分布狀況，為探測解析提供依據(jù)。

2.2.3 探測方法

反射共偏移法。反射共偏移探測技術(shù)是依據(jù)反射波勘探原理，在單邊排列分析基礎(chǔ)上選定最佳偏移距，采用多次覆蓋觀測系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。探測時(shí)，首先針對測試區(qū)域地震地質(zhì)條件進(jìn)行現(xiàn)場噪聲調(diào)查，對排列記錄分析對比，確定最佳共偏移接收窗口以及窗口內(nèi)的檢波器間距，并按一定的步距同步前移完成探測任務(wù)。只要地質(zhì)體中存在波阻抗差異，如地質(zhì)界面，就會產(chǎn)生反射回波，且反射能量受界面特性控制，這是進(jìn)行地質(zhì)體分辨的前提。通常在現(xiàn)場實(shí)際工作中，常用密集型單道共偏移數(shù)據(jù)解決實(shí)際問題，能滿足現(xiàn)場的需要。它在對地質(zhì)體連續(xù)追蹤與調(diào)查中發(fā)揮著重要的作用。

2.2.4 便攜式礦井地質(zhì)探測儀在新田礦的應(yīng)用

圖2 掌子面的現(xiàn)場勘探原理圖

2009年6月21日，在新田礦井副斜井701米處迎頭進(jìn)行了超前探測，本次采用反射共偏移探測方法，。根據(jù)波形分析，副斜井701m工作面迎頭前方7-35m之間波形異常推斷為裂隙構(gòu)造發(fā)育的破碎帶，另在右?guī)?5-50m之間波形也發(fā)生變形，推斷為破碎帶，總體趨勢為從左幫向右?guī)桶l(fā)育的構(gòu)造帶根據(jù)物探與實(shí)際情況分析，巷道實(shí)際揭露情況與物探結(jié)果相符，證明在我礦進(jìn)行構(gòu)造探測時(shí)利用儀器的單點(diǎn)和反射共偏移法是較為合理的。

2.2.5 掛耳式鉆場施工探測鉆孔

回風(fēng)斜井在后巷474m處巷道右?guī)痛蛞粋€(gè)鉆場，同時(shí)在467.1m處巷道左幫打一個(gè)鉆場，使用大功率深孔鉆機(jī)探水，基本不影響掘進(jìn)施工。

3 堵水方案

巨厚石灰?guī)r巖（隙）溶承壓含水層段，它具有厚度大，溶洞發(fā)育不規(guī)則，體積大小不均，巖溶裂隙寬窄不一等因素的特殊含水構(gòu)造，并具備富水性好，水力通道暢通，補(bǔ)給充分，水頭壓力高，以及地面特殊的喀斯特地貌，大氣降水直接補(bǔ)給地下水的水文地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)，加之石灰?guī)r致密、硬度大、強(qiáng)度高等特征，使石灰?guī)r含水層形成具備為特殊的含水巖體，特殊的含水構(gòu)造，特殊的水文地質(zhì)條件，使井筒施工中極易發(fā)生工作面突涌水，使施工速度、質(zhì)量無法保證。為此，在防治水方面，注漿堵水少孔布置易漏掉部分含水構(gòu)造而達(dá)不到封水目的，多孔布置造成防治水工期長等因素。

4 結(jié)束語

本方案直接實(shí)施在井筒周圍，對井筒四周進(jìn)行帷幕加固，起到加固巷道周邊圍巖的作用，節(jié)約了大量注漿費(fèi)用及縮短了施工工期，不僅為新田煤礦井筒安全掘進(jìn)與水害防治提供技術(shù)保障，同時(shí)，也可應(yīng)用于類似水文地質(zhì)條件下其它礦區(qū)或礦井的水害防治。對貴州省乃至我國南方喀斯特區(qū)類似條件下的煤礦水害防治都具有十分重要的參考意義。

[1]俞志新,叢振,朱學(xué)軍.礦井防治水安全技術(shù)探討.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版2002-06-25