劉衛(wèi)東

摘要：電法勘探針對安陽永安賀駝煤礦1112綜采放頂煤工作面回采前必須進(jìn)行水文物探，以便準(zhǔn)確預(yù)測出與回采工作面生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)的水文地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域和制定防治措施。首次應(yīng)用了隔爆兼本質(zhì)安全型礦用PROTEM EM—47型瞬變電磁物性探測儀進(jìn)行水文物探，并根據(jù)采集的資料分析整理成物探成果，為礦井工作面回采提供了預(yù)防水文地質(zhì)災(zāi)害前沿技術(shù)保障，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。

關(guān)鍵詞：電法勘探；礦用PROTEM EM—47型瞬變電磁儀；隔爆兼本質(zhì)安全型物探；綜采放頂煤工作面水文物探

中圖分類號：TD745 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095—6487（2018）02—0101—02

0引言

電法勘探是根據(jù)地殼中各類巖石或礦體的電磁學(xué)的導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性、介電性和電化學(xué)特性的差異，通過對電磁場或電化學(xué)場的空間分布規(guī)律及時間特性的觀測和研究勘查地質(zhì)構(gòu)造的物探方法。電法勘探方法根據(jù)電磁場的時間特性劃分為瞬變電磁探測等多種探測方法。

安陽永安賀駝為煤與瓦斯突出礦井，井田范圍內(nèi)地質(zhì)條件復(fù)雜，水文地質(zhì)條件中等，在掘進(jìn)和回采過程中會其受到很大程度的影響。為避免或降低工作面回采期間受地質(zhì)和水文地質(zhì)條件的影響，確保工作面“一采一備”接續(xù)正常，賀駝煤礦首次采用電法勘探隔爆兼本質(zhì)安全型礦用PROTEM EM一47型瞬變電磁物性探測儀，對1112綜采放項煤工作面進(jìn)行了水文物探。通過采用該儀器物探探測技術(shù)，主動預(yù)防性的超前解決了工作面地質(zhì)和水文地質(zhì)因素對回采過程的影響，確保了礦井原煤安全生產(chǎn)。

1工作面概況

11 12綜采放頂煤工作面位于11采區(qū)南翼，東鄰1114設(shè)計工作面（未采掘區(qū)域），西鄰11102工作面采空區(qū)，南鄰賀駝煤礦與鶴煤四礦礦界（永賀【2013】139號）防隔水煤柱，北鄰11采區(qū)回風(fēng)下山保護(hù)煤柱。平均走向長900 m，傾斜長130 m，平均煤厚7.58 m，可采儲量120萬t。

根據(jù)1112綜采放項煤工作面鄰近的11102工作面回采資料，結(jié)合11 12工作面風(fēng)巷、機(jī)巷、切眼及11121底板抽放巷掘進(jìn)期間顯示的地質(zhì)資料和相關(guān)抽放鉆孔資料綜合分析，1112綜采放頂煤工作面南部賦存F18、F121-5兩條正斷層，北部賦存F1112-1、F18-1兩條正斷層，其中F18和F121-5正斷層落差分別為4～10 m和4 m，對工作面回采有一定程度的影響；F1112-1、F18-1兩條正斷層分別位于工作面停采線以北，對回采無影響。1112工作面風(fēng)巷、機(jī)巷掘進(jìn)期間局部范圍內(nèi)頂板有少量淋水現(xiàn)象，僅根據(jù)實際揭露水文地質(zhì)情況和11102工作面已回采區(qū)域資料很難全面分析和掌握1112綜采放頂煤工作面的水文地質(zhì)情況。同時1112綜采放頂煤工作面內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，勘探鉆孔較多，對地質(zhì)前期探測和預(yù)報的準(zhǔn)確度有很高要求，為進(jìn)一步驗證人工分析的地質(zhì)和水文地質(zhì)資料的準(zhǔn)確性，賀駝煤礦決定采用隔爆兼本質(zhì)安全型礦用瞬變電磁儀對工作面內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行補(bǔ)充勘探。

2應(yīng)用方案概述

2.1可行性應(yīng)用分析

（1）瞬變電磁勘探的主要特點是利用的場源形式多能解決水文地質(zhì)問題，工作領(lǐng)域?qū)拸V，是一種有發(fā)展前途的勘探方法。瞬變電磁勘探技術(shù)在煤礦井下的應(yīng)用是近幾年才發(fā)展起來的一項水害防治新方法，隨著理論應(yīng)用的深入和技術(shù)的完善，它必將在煤礦安全生產(chǎn)和提高經(jīng)濟(jì)效益方面發(fā)揮越來越重要的作用。（2）將新技術(shù)理論成果和高新瞬變電磁技術(shù)引進(jìn)礦井防治水及地質(zhì)災(zāi)害治理的整體技術(shù)體系中，采用瞬變電磁新理論與高新技術(shù)相結(jié)合的方法，識別、分析和評價與生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)的水文地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域，以便準(zhǔn)確制定出與回采工作面生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)的水文地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域治理技術(shù)方案和措施。（3）應(yīng)用PROTEM EM—47型瞬變電磁物性探測儀進(jìn)行水文物探，并根據(jù)采集的資料分析整理成物探成果，為礦井工作面回采提供了預(yù)防水文地質(zhì)災(zāi)害前沿技術(shù)保障。按照1112綜采放頂煤工作面開采規(guī)模以及工作面布置方式，把新技術(shù)理論成果和高新瞬變電磁技術(shù)引進(jìn)礦井防治水及地質(zhì)災(zāi)害治理的整體技術(shù)體系，優(yōu)先選擇性的應(yīng)用于1112綜采放頂煤工作面，賀駝煤礦前瞻性的運用新理論、新儀器、新技術(shù)來鞏固和創(chuàng)新成果，為礦井后續(xù)發(fā)展在地質(zhì)和水文地質(zhì)方面提供了強(qiáng)有力的安全技術(shù)保障。（4）資料結(jié)合瞬變電磁勘探屬全空間范疇，需用全空間軟件處理和解釋?；夭汕肮ぷ髅娉疤綔y裝置解釋資料時，可以借鑒傳統(tǒng)的同點裝置和偶極裝置解釋模型，實踐已經(jīng)證明了此裝置的有效性和實用性。

2.2項目應(yīng)用的主要內(nèi)容

（1）通過瞬變電磁勘探在1112綜采放頂煤工作面防治水方面的應(yīng)用，能取得相應(yīng)的水文地質(zhì)新資料，為1112綜采放頂煤工作面回采組織提供科學(xué)的依據(jù)。（2）通過瞬變電磁勘探能夠進(jìn)一步了解1112綜采放頂煤工作面水文地質(zhì)情況及其發(fā)展規(guī)律，有針對性地及時做好礦井前期準(zhǔn)備、防治和組織安全生產(chǎn)工作。

（3）通過瞬變電磁勘探能為賀駝煤礦延深21采區(qū)下部工作面開采在水文地質(zhì)研究方面積累成功經(jīng)驗，奠定一定的瞬變電磁勘探技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)。

2.3項目采用的技術(shù)原理及技術(shù)分析

2.3.1工作方法和工作量

本次1112綜采放頂煤工作面瞬變電磁勘測路線定為：風(fēng)巷長度800 m，切眼長度130 m，以停采線為O起點在距停采線以里10 m開始向工作面切眼下安全口方向每間隔10 m探測一次，探測方向（線圈法線方向）為傾角45°；機(jī)巷全長1000 m，以切眼煤墻側(cè)為0起點在距煤壁以外10 m開始向機(jī)巷停采線方向每間隔10 m探測一次，探測方向（線圈法線方向）為傾角45°，本次勘探有效測點共計170個。

2.3.2勘探方法

①瞬變電磁法勘探是利用不接地回線或電極向地下發(fā)送脈沖式一次電磁場，用線圈或接地電極觀測由該脈沖電磁場感應(yīng)的地下介質(zhì)產(chǎn)生的二次渦流場的空間和時間分布，從而探測介質(zhì)電阻率的時間域電磁法。②資料處理及解釋采用最新開發(fā)成功的全空間瞬變電磁數(shù)據(jù)處理軟件TEMINT來完成。

2.3.3采集的資料技術(shù)分析

①工作面風(fēng)巷、切眼、機(jī)巷每條巷道探測的原始數(shù)據(jù)均由接收機(jī)傳入計算機(jī)系統(tǒng)，首先進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，然后在TEMINT軟件中按順序通過多種效正和建立模型，再經(jīng)過正、反演計算，進(jìn)行二維剖面成像，進(jìn)行時深轉(zhuǎn)換，得到每一點的視電阻率數(shù)據(jù)，最后用成圖軟件做成視電阻率剖面圖見圖1，圖2和圖3。

②資料解釋主要是根據(jù)瞬變電磁勘探視電阻率剖面圖，觀測地層相對高、低阻分布情況，結(jié)合水文地質(zhì)資料和巷道探測環(huán)境，判斷探測范圍內(nèi)巖層賦水含水性和分布情況等。

根據(jù)實際地質(zhì)資料和巷道探測環(huán)境，賀駝煤礦1112綜采放頂煤工作面視電阻率剖面圖中數(shù)值低于3的為相對賦水區(qū)。

3物探結(jié)論與建議

（1）本次瞬變電磁探測范圍內(nèi)，工作面整體賦水性較弱，在工作面機(jī)巷探出B級（賦水性較弱，小于3且大于2）賦水異常區(qū)1個，在平面圖上顯示分布范圍。（2）1112綜采放頂煤工作面瞬變電磁探測范圍內(nèi)不賦存巖溶陷落柱。（3）1112綜采放頂煤工作面賦存的F18斷層不具有含水性。（4）1112綜采放頂煤工作面對探測出的賦水異常區(qū)及勘測鉆孔位置異常區(qū)應(yīng)進(jìn)行打鉆驗證，確保工作面安全生產(chǎn)。

綜上所述，結(jié)合原有已掌握的相關(guān)資料綜合分析，判斷該工作面直接充水含水層為基本頂砂巖孔隙裂隙含水層及二1煤底板砂巖孔隙裂隙含水層，富水性弱，補(bǔ)給量小。底板直接充水含水層為太原組上段灰?guī)r含水層，該含水層單位涌水量為0.00148～0.03281 L/s·m，富水性較弱，補(bǔ)給條件差，與二1煤層之間隔水層平均厚度為40 m，一般不會向工作面充水。預(yù)計工作面回采期間正常涌水量為10 m³/h，最大涌水量為20 m。/h。

4實際應(yīng)用效果

（1）1112綜采放頂煤工作面瞬變電磁勘探技術(shù)用于解決礦井水文地質(zhì)災(zāi)害危險預(yù)測評價是該項應(yīng)用的總體思路。其關(guān)鍵技術(shù)有兩種：勘探巷道掘進(jìn)、回采工作面前方地質(zhì)構(gòu)造及周圍富水位置及形態(tài)，并精準(zhǔn)研究解釋超前探測本身的解釋模型。（2）取得的經(jīng)濟(jì)及安全效益。煤炭生產(chǎn)礦井應(yīng)用該項勘探技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益可觀，可節(jié)約大量礦井水災(zāi)災(zāi)害治理費用，極大幅度提高了水災(zāi)危險區(qū)域預(yù)測準(zhǔn)確性，減少水災(zāi)災(zāi)害治理防御面積。水災(zāi)災(zāi)害的危害是巨大的，它不僅僅影響經(jīng)濟(jì)效益，而且還危及礦井作業(yè)人員的生命安全。1112綜采放頂煤工作面目前回采推進(jìn)330 m，通過跟蹤管理驗證回采揭露的地質(zhì)和水文地質(zhì)情況與采用PROTEM EM—47型瞬變電磁物性探測儀進(jìn)行水文物探綜合評價預(yù)報相吻合，可見應(yīng)用瞬變電磁探測可以提高礦井生產(chǎn)的本質(zhì)安全性，保障礦井安全生產(chǎn)，具有良好的社會效益?？稍诿禾科髽I(yè)范圍內(nèi)得到推廣應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)效益可觀。