王志山

摘 要：煤炭作為當(dāng)前世界能源儲(chǔ)量最大的資源種類，對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展起到的重要的促進(jìn)作用。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，煤炭資源的用量也不斷增加。對(duì)于煤炭行業(yè)而言，面臨的最重要問題是如何進(jìn)行安全生產(chǎn)，透水事故是煤礦作業(yè)中遇到的比較多的事故類型，各國(guó)煤炭企業(yè)也都面臨著透水事故的危害。本文主要針對(duì)我國(guó)煤礦水害的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，介紹一種全新的井下巷道超前探放水新技術(shù)。

關(guān)鍵詞：煤礦；鉆孔；超前探水；技術(shù)

煤礦企業(yè)發(fā)展中，一直都受水害的威脅，使井下巷道掘進(jìn)中存在安全風(fēng)險(xiǎn)。為提高安全生產(chǎn)能力，需要對(duì)巷道掘進(jìn)中的水文地質(zhì)狀況進(jìn)行探查，利用有限的探孔進(jìn)行地球物理勘探。礦用鉆孔探水預(yù)報(bào)儀的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)鉆孔全方位超前探水，對(duì)探測(cè)目標(biāo)采用激發(fā)極化法、電導(dǎo)率法進(jìn)行探索，可得到多種探測(cè)數(shù)據(jù)，是當(dāng)前煤礦巷道超前探水全新的技術(shù)之一。

1、我國(guó)煤礦水害現(xiàn)狀分析

煤礦資源，我國(guó)的儲(chǔ)量非常豐富，但由于地質(zhì)環(huán)境比較復(fù)雜，在煤礦開采中，水害發(fā)生率相對(duì)較高，導(dǎo)致礦難的發(fā)生，給國(guó)家及企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，井下人員的生命安危也受到嚴(yán)重威脅。透水事故，是在井下作業(yè)中，地下水或地面水由于人為原因、自然原因等因素，通過裂縫涌入礦井，如果排水量小于涌水量時(shí)，導(dǎo)致井下水害的發(fā)生。從煤礦水害發(fā)生的類型來看，主要分為以下幾類：①含水層突水危害。指井下作業(yè)對(duì)底部或頂部含水層帶來影響，起因水害；②松散層孔隙水透水。煤礦開采時(shí)，松散的裂隙水、孔隙水進(jìn)入開采巷道造成水害發(fā)生；③采空層積水水害。采空區(qū)積水受采動(dòng)影響，從裂縫涌入巷道，造成透水事故；④地表水水害。受采用影響，開采用中礦井附近的湖泊、河流等通過裂隙與礦井直接溝通，導(dǎo)致地表水進(jìn)入井下，引起水害。近些年來，由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)煤炭資源的需求量也不斷增加，煤炭開采的范圍及深度不斷增加，造成水害事故的發(fā)生概率也呈上升趨勢(shì)，因此必須對(duì)這一問題加大研究力度。

2、煤礦鉆孔超前探水技術(shù)原理

在掘進(jìn)巷道中，利用迎頭鉆孔，實(shí)施鉆孔物探探索，從孔口探入測(cè)量探頭，緩慢推至孔底，對(duì)孔底30m及鉆孔周邊30m的情況進(jìn)行探測(cè)預(yù)報(bào)，是煤礦鉆孔超前物探技術(shù)的應(yīng)用原理，可實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆孔周邊情況全方位的超前探水。探測(cè)儀器可對(duì)激發(fā)極化法與電導(dǎo)率法自動(dòng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的自動(dòng)探查。探測(cè)工作方式主要為多頻點(diǎn)同時(shí)發(fā)射，等頻點(diǎn)同時(shí)接受，一反面對(duì)井下自然、人為等因素帶來的強(qiáng)干擾背景進(jìn)行躲避，使儀器對(duì)微弱信號(hào)能夠加強(qiáng)識(shí)別與處理，另一方面，對(duì)地層的激化率參及電阻率參數(shù)可進(jìn)行測(cè)試，對(duì)當(dāng)前多數(shù)煤礦礦井只是單一的采用電阻率參數(shù)進(jìn)行探測(cè)所帶來的缺陷進(jìn)行克服，在評(píng)價(jià)含水地層中，激化率參數(shù)屬于重要的指標(biāo)。

YZT6屬于本安型鉆孔探水儀，該設(shè)備組成主要包含儀器電機(jī)、孔中探頭、無窮遠(yuǎn)電極以及電纜等構(gòu)成。在煤礦巷道內(nèi)進(jìn)行超前探水時(shí)，沿著巷道延伸的方向，進(jìn)行鉆進(jìn)，只能在巷道與鉆孔內(nèi)布置鉆孔超前探索的電極，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆孔孔底30m范圍及鉆孔30m范圍探測(cè)距離的實(shí)現(xiàn)，在探測(cè)裝置選擇時(shí)，選擇了類似偶極裝置但又不同于偶極裝置的裝置，在鉆孔口后方150m左右布置供電B極，同時(shí)進(jìn)行固定。探測(cè)探頭中，包含A、M、N電極，在鉆孔內(nèi)放置，對(duì)一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)與記錄以后，探頭中所有電極都要同時(shí)向前推進(jìn)，一般探測(cè)點(diǎn)設(shè)置時(shí)，間隔1m設(shè)置一個(gè)。

對(duì)煤礦鉆孔內(nèi)超前探水技術(shù)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用中，按照?qǐng)D1所示連接方法，進(jìn)行實(shí)際探水操作即可。

3、煤礦鉆孔內(nèi)超前探水技術(shù)的應(yīng)用

3.1超前探水試驗(yàn)

以某煤礦大巷掘進(jìn)頭作為試驗(yàn)場(chǎng)地，進(jìn)行鉆孔時(shí)，深度達(dá)到80m，但由于堵孔等原因，實(shí)際探測(cè)的深度僅為14m，所探測(cè)到的數(shù)據(jù)如圖1所示：

根據(jù)探測(cè)數(shù)據(jù)的采集，進(jìn)行探測(cè)預(yù)報(bào)，顯示在點(diǎn)位10-14區(qū)域內(nèi)，出現(xiàn)異常情況。

3.2結(jié)果分析

根據(jù)探測(cè)結(jié)果，進(jìn)行巖心分析，顯示在孔內(nèi)點(diǎn)位10-12之間，分布的巖石比較破碎。從表1數(shù)據(jù)，在該區(qū)段內(nèi)，視電導(dǎo)率明顯高于其它點(diǎn)位，表明這一位置的電阻率比較多，并且視極化率也相對(duì)較高，通過綜合分析可知，點(diǎn)位10-12區(qū)間內(nèi)有極大富水可能性。所以，可推斷該處為巖體破碎富水或裂隙富水。通過實(shí)際掘進(jìn)驗(yàn)證，在點(diǎn)位10-12之間，巖石的確加較為破碎，并且有水流出，與探測(cè)的結(jié)果一致。

4、結(jié)論

對(duì)鉆孔底部及鉆孔范圍內(nèi)含水地質(zhì)體采用極化率與電阻率多參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，可有效提高探測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，避免單一探測(cè)方法造成的偏差；在地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)方面，煤礦鉆孔超前探水技術(shù)的應(yīng)用，具有費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)單、結(jié)果直觀、探測(cè)速度快等優(yōu)勢(shì)，并且能夠在多種環(huán)境下適用，適應(yīng)性極強(qiáng)；該方法結(jié)合了物探與鉆探方法，對(duì)煤礦井下巷道掘進(jìn)頭潛在水患預(yù)報(bào)問題有效的進(jìn)行了解決，降低了井下透水事故的發(fā)生；對(duì)超前探孔的數(shù)量可適當(dāng)減少，同樣能夠?qū)η胺胶w進(jìn)行探明。對(duì)采區(qū)、臨近每層及頂?shù)装搴w情況進(jìn)行探明，擴(kuò)大超前探測(cè)區(qū)域，并且使獲得的探測(cè)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，對(duì)提高煤礦井下水害事故預(yù)防效率具有重要意義。

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