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        瑞利波探測在防突預(yù)報中的應(yīng)用

        2011-11-16 03:38:54胡應(yīng)旭
        采礦技術(shù) 2011年4期
        關(guān)鍵詞:防突瑞利探查

        胡應(yīng)旭,胡 洋

        (恒源煤電集團(tuán)公司任樓煤礦生產(chǎn)技術(shù)部, 安徽淮北市 235123)

        瑞利波探測在防突預(yù)報中的應(yīng)用

        胡應(yīng)旭,胡 洋

        (恒源煤電集團(tuán)公司任樓煤礦生產(chǎn)技術(shù)部, 安徽淮北市 235123)

        煤層中的瓦斯含量與瓦斯壓力一方面與煤層的埋藏深度有重要的關(guān)系,另一方面與煤層的賦存條件和地質(zhì)構(gòu)造有關(guān),在斷層、褶曲、煤層厚度變化區(qū)、火成巖侵入?yún)^(qū)等地質(zhì)構(gòu)造附近,瓦斯含量異?;钴S,往往易發(fā)生煤與瓦斯突出現(xiàn)象。超前預(yù)測預(yù)報地質(zhì)構(gòu)造體附近的瓦斯聚集區(qū),應(yīng)用有效的防突手段,提前抽排出瓦斯,防止煤與瓦斯突出事故的發(fā)生,對于高沼礦井的安全有效開采極其重要。介紹了利用瑞利波探測在防突預(yù)報中的應(yīng)用研究。

        煤與瓦斯突出;防突預(yù)報;瑞利波探測

        1 地質(zhì)構(gòu)造體與瓦斯賦存的關(guān)系

        隨著開采深度的增加,礦井的地溫、礦壓、瓦斯壓力及瓦斯涌出量等出現(xiàn)明顯或突變增加現(xiàn)象,造成很多高沼礦井向煤與瓦斯突出型礦井轉(zhuǎn)變,給礦井的瓦斯管理及煤與瓦斯突出超前預(yù)測預(yù)報提出了難題。

        地質(zhì)構(gòu)造對瓦斯的聚積和排放具有雙重作用。在煤層頂板巖性致密、透氣性差的條件下,在未受斷裂破壞和嚴(yán)重剝蝕的褶皺地區(qū),由于構(gòu)造的圈閉,致使瓦斯沿煤層向上運(yùn)移較易,因此背斜頂部較向斜槽部瓦斯相對聚積,瓦斯含量較大,瓦斯壓力較高。

        在遭受斷裂構(gòu)造破壞的地區(qū),尤其是那些局限于煤層附近,尚未通達(dá)地表的掩伏式壓性、壓扭性斷裂起著封存瓦斯的作用,致使斷裂附近瓦斯含量增大,被反向斷層切割的下盤地段,也有利于瓦斯的封存,瓦斯含量較大。這就為利用探測隱伏地質(zhì)構(gòu)造體,預(yù)測瓦斯賦存性提供了物理前提。

        2 探測實(shí)例分析

        2.1 地質(zhì)及瓦斯涌出概況

        任樓煤礦Ⅱ7214工作面位于礦井二水平Ⅱ1采區(qū)北翼三階段。該面風(fēng)巷標(biāo)高為-620~-640 m;機(jī)巷標(biāo)高為-660~-680 m;工作面走向長660~750 m,平均705 m。本工作面煤層為72、73煤合并區(qū),煤厚平均約5.1 m。據(jù)Ⅱ1四車場及下部車場瓦斯測壓孔資料,該區(qū)72、73煤瓦斯絕對壓力為0.9 MPa。另據(jù)Ⅱ7211工作面回采資料,該面瓦斯絕對涌出量平均為25.0 m3/min,相對涌出量平均為6.8 m3/t。通過通風(fēng)區(qū)對II7214機(jī)、風(fēng)巷煤層鉆屑量、瓦斯壓力、瓦斯涌出量等指標(biāo)分析,評定II7214工作面為有煤與瓦斯突出危險性工作面。

        2.2 實(shí)際探測情況

        為提高II7214機(jī)、風(fēng)巷防突預(yù)報的準(zhǔn)確性,任樓礦嚴(yán)格按計(jì)劃對II7214機(jī)、風(fēng)巷進(jìn)行瑞利波超前探查,并收到了很好的效果,見表1。

        表1 Ⅱ7214機(jī)巷瑞利波探查成果

        從表1可看出:瑞利波探測可以較準(zhǔn)確的反映煤巷前方煤層賦存情況,主要體現(xiàn)在以下兩方面。

        (1)落差大于煤厚1/2的斷裂構(gòu)造的瑞利波反映。2008年8月21日,瑞理波在II7214機(jī)巷j7點(diǎn)前43.5 m迎頭探查時,發(fā)現(xiàn)在獲得的10條頻散曲線圖中,有6條頻散曲線在探測前方15~20 m范圍內(nèi)出現(xiàn)“之”字型拐折(即煤巖層分界面),見圖1。分析認(rèn)為,這可能為一斷裂構(gòu)造影響所致。前期超前預(yù)測預(yù)報后,采用抽吸式麻花鉆桿,對該異常進(jìn)行探查,在探測前方(即j7點(diǎn)前62 m)有頂鉆現(xiàn)象,煤與瓦斯絕對壓力達(dá)到1.2 MPa,下套管進(jìn)行抽排,瓦斯涌出量達(dá)到34.5 m3/min,相對涌出量平均為8.8 m3/t,瓦斯涌出量相對較大,較為聚集。結(jié)果與鉆探驗(yàn)證一致,為后期巷道的安全掘進(jìn)提供了保障。

        圖1 瑞利波超前探測頻散曲線

        (2)穩(wěn)定煤層的瑞利波反映。2008年10月28日,在II7214機(jī)巷j10點(diǎn)9~49 m迎頭探查,從獲得的10條頻散曲線圖知,本次探測有效距離為40 m(即j10點(diǎn)前9~49 m),其中在探測前方40 m范圍內(nèi)10條探測頻散曲線表現(xiàn)為一條均一直線,未出現(xiàn)“之”字型拐折點(diǎn),見圖2。結(jié)合地質(zhì)資料,推測在迎頭前方40 m范圍內(nèi)煤層賦存穩(wěn)定,無明顯構(gòu)造異常,經(jīng)巷道驗(yàn)證該范圍煤層穩(wěn)定與探查結(jié)果吻合。另外,該段瓦斯釋放量穩(wěn)定,煤與瓦斯絕對壓力達(dá)到0.3 MPa,瓦斯涌出量達(dá)到 0.8 m3/min,相對涌出量平均為0.5 m3/t,瓦斯壓力、涌出量相對較小。

        圖2 瑞利波超前探測頻散曲線

        3 結(jié)論

        (1)任樓煤礦通過實(shí)踐,提出了利用礦井物探手段對有煤與瓦斯突出危險性的掘進(jìn)頭及工作面進(jìn)行超前地質(zhì)構(gòu)造探查,并收到了較好效果。

        (2)拓展了物探技術(shù)探測領(lǐng)域,打破了物探技術(shù)只服務(wù)于水文地質(zhì)的概念。

        (3)利用瑞利波超前探測技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對掘進(jìn)巷道長距離無傷害地質(zhì)構(gòu)造帶的較準(zhǔn)確超前預(yù)測預(yù)報,降低了因鉆探擾動引起的煤與瓦斯突出現(xiàn)象。

        (4)施工面積小,移動方便,便于在煤礦井下(包括獨(dú)頭巷道)使用,對瓦斯突出進(jìn)行了安全、有效的預(yù)測預(yù)報。

        (5)探測精度比較高,對瓦斯賦集的構(gòu)造探測,提高了數(shù)據(jù)的可靠性,能夠更準(zhǔn)確的對其定位、定量、定性。

        [1] 儲紹良.瑞利波勘探—礦井物探應(yīng)用[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1995.

        [2] 劉天放,李志聃.礦井地球物理勘探[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1993.

        [3] 張碧星,魯來玉,鮑光淑.瑞利波勘探中“之”字形頻散曲線研究[J].地球物理學(xué)報,2002,45(2):263-274.

        [4] 楊天奇,易偉建,吳 奇.瑞利波“之”字形頻散的正演及實(shí)踐對比[J].煤田地質(zhì)與勘探,2005,33(3):71-73.

        2011-03-13)

        胡應(yīng)旭(1978-),男,安徽鳳臺人,從事物探應(yīng)用技術(shù)工作。

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