開灤能源化工股份有限公司 呂家坨礦業(yè)分公司 黃再樹

瑞利波探測(cè)儀在呂家坨礦地質(zhì)構(gòu)造超前探測(cè)中的應(yīng)用

開灤能源化工股份有限公司 呂家坨礦業(yè)分公司 黃再樹

呂家坨礦所屬井田內(nèi)構(gòu)造較復(fù)雜，次生構(gòu)造極為發(fā)育，長期以來都嚴(yán)重影響著礦井的安全生產(chǎn)。而當(dāng)前井田復(fù)雜構(gòu)造區(qū)域內(nèi)資源豐富，但是由于地質(zhì)資料缺乏尤其是小構(gòu)造發(fā)育情況不詳，給礦井采掘生產(chǎn)銜接工作帶來了很大的困難，對(duì)機(jī)械化回采工作面安全高效回采造成了不利影響。如何有效探測(cè)采掘前方隱伏地質(zhì)構(gòu)造，并及時(shí)準(zhǔn)確地做出地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)，是當(dāng)前煤礦生產(chǎn)過程中尚未完全攻克的技術(shù)難題。本文，筆者針對(duì)呂家坨礦利用“YTR（D）瑞利波探測(cè)儀”在井下工作面進(jìn)行構(gòu)造探測(cè)的實(shí)踐進(jìn)行分析，該項(xiàng)探測(cè)通過施工驗(yàn)證，取得了超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的良好效果，為呂家坨礦安全高效開采提供了技術(shù)保障。

超前探測(cè)儀器“YTR（D）瑞利波探測(cè)儀”為瑞利波便攜式設(shè)備，可在井下進(jìn)行微觀地質(zhì)構(gòu)造勘查。先后在－800水平的四采區(qū)、－950水平五采區(qū)完成了探測(cè)任務(wù)，取得了超前地質(zhì)預(yù)報(bào)80 cm的突破性探測(cè)效果。YTR（D）瑞利波探測(cè)儀可用于井下全方位探測(cè)（可以用于生產(chǎn)掘進(jìn)頭前方，也可以用于井巷道側(cè)幫、采面以及煤層頂?shù)装逄綔y(cè)等），其特點(diǎn)是探測(cè)距離大，施工方便、快捷，在井下探測(cè)時(shí)只需3 ～ 4人即可進(jìn)行作業(yè)。

一、呂家坨采面使用YTR（D）瑞利波探測(cè)儀的原理

由于施工現(xiàn)場(chǎng)條件限制，該施工道與道之間的間距布置約100 cm，震源激發(fā)點(diǎn)距第一個(gè)傳感器約100cm，測(cè)探模式瑞利波布置如圖1所示。

圖1 測(cè)探模式瑞利波布置

二、呂家坨煤礦井下瑞利波探測(cè)施工

1.探測(cè)地點(diǎn)。呂家坨礦5470Y采面相關(guān)參數(shù)見表1。

表1 5470采面相關(guān)參數(shù)

2.探測(cè)目的。探測(cè)yf5逆斷層的走向、延展長度、位置。

3.探測(cè)模式。采用水平超前測(cè)深模式。

4.布置方式。采用圖1布置方式。

5.采樣頻率。采樣頻率為4 000 Hz。

6.記錄長度。記錄長度為1 024。

7.疊加次數(shù)。疊加次數(shù)為5炮。

三、探測(cè)結(jié)果

1.數(shù)據(jù)分析。根據(jù)5470Y工作面的井下探測(cè)施工并提取數(shù)據(jù)，將探測(cè)數(shù)據(jù)利用分析軟件進(jìn)行了分析，數(shù)據(jù)分析過程為：數(shù)據(jù)導(dǎo)入→數(shù)據(jù)處理→數(shù)據(jù)分析→得出結(jié)果。根據(jù)瑞利波探測(cè)儀設(shè)備的特征，所測(cè)數(shù)據(jù)若未經(jīng)過后期修改，所得結(jié)果為最真實(shí)準(zhǔn)確的，因此，每個(gè)測(cè)點(diǎn)均測(cè)取了多組數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)如圖2所示，最終分析結(jié)果如圖3所示。

根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果得出，4個(gè)探測(cè)點(diǎn)的波形圖和信號(hào)異常區(qū)顯示，分析yf5逆斷層由軌道巷向皮帶巷大致以180°方向延展。探測(cè)顯示異常區(qū)信號(hào)向皮帶巷方向逐漸減弱，分析斷層落差向皮帶巷方向逐漸減小。在實(shí)際回采中采面8組揭露的逆斷層產(chǎn)狀和延展方向，分析與yf5逆斷層為一條斷層，且落差向軌道巷方向逐漸增大。

2.探測(cè)結(jié)果驗(yàn)證。該工作面回采過程中，自從采面下口揭露yf5逆斷層后，逐步對(duì)超前探測(cè)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行了施工揭露，也對(duì)瑞利波探測(cè)提供的結(jié)論進(jìn)行了實(shí)際驗(yàn)證。探測(cè)結(jié)果對(duì)照見表2。

表2 探測(cè)結(jié)果對(duì)照

四、結(jié)論

1.對(duì)5470Y工作面進(jìn)行了多組探測(cè)，其中每組數(shù)據(jù)均有異常區(qū)的顯示，后經(jīng)回采工程驗(yàn)證，其中有3個(gè)點(diǎn)與斷層位置相符，其他點(diǎn)主要為巖層頂板破碎或者裂隙發(fā)育等，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)影響不明顯；通過結(jié)果可以看出，實(shí)際存在的地質(zhì)變化異常探測(cè)精度可達(dá)80%以上，顯示的異常區(qū)域經(jīng)揭露該煤層頂板破碎情況比較嚴(yán)重。

2.探測(cè)出的異常區(qū)域經(jīng)實(shí)際工程揭露，異常區(qū)域位置誤差均控制在8 m 以內(nèi)，對(duì)實(shí)際施工中相應(yīng)地質(zhì)變化無影響。

3.進(jìn)采后驗(yàn)證yf5逆斷層由軌道巷向皮帶巷延展，落差向皮帶巷方向逐漸減小至皮帶巷殲滅，在該采面延展長度為197 m。