程鳳飛

（山西晉城無煙煤礦業(yè)集團有限責任公司寺河煤礦，山西 晉城 048200）

1 工作面概況

寺河礦W3308綜采工作面地面位置位于新南坡村、南嶺后村以西，三水溝以東北，大南坡村以東，馬莊前村以西南；井下位置西南為W3301工作面（已采），西部為w3309工作面（正掘），東為西二盤區(qū)巷道及采面（正掘），南部為西三盤區(qū)集中回風巷。工作面平均長度1038.5m，平均寬度256.0m，回采煤層為3#煤層，煤層平均厚度為6m。

工作面處于奧灰承壓水區(qū)域，奧灰水位標高在+515m左右，3#煤層底板標高為+420～+454m，奧灰水位高出3#煤層底板61～95m，水壓為0.61～0.95MPa， 突 水 系 數(shù) 0.0061～0.0095MPa/m，突水系數(shù)T＜0.06MPa/m。3#煤層底板距奧灰?guī)r頂面厚度在100m左右，且之間的巖性主要為泥巖，具有良好的隔水性，在無構(gòu)造溝通情況下，一般不會有底板突水危險，其突水主要危險表現(xiàn)在導水斷層發(fā)育地帶，其次為頂板砂巖裂隙水及生產(chǎn)用水。工作面正常掘進過程中涌水來源主要為3#煤層上覆砂巖裂隙水，此含水層主要以靜水量為主，該裂隙水將隨著頂板垮落而滲入工作面，涌水量預計為5～15m3/h。

2 巷瞬變電磁法探測分析

2.1 探測方案

W3308綜采工作面采用巷瞬變電磁法對地質(zhì)構(gòu)造帶進行探測分析。每條巷道內(nèi)布置4條測線，測線角度分別為頂板45°、順層、底板45°方向測線，其工作面探測示意圖如圖1所示。33081巷測線長度為1120m，33083巷測線長度為1120m，測點間隔20m，兩條巷道共計探測長度2240m，工作面探測方向及探測任務(wù)如表1所示。

2.2 探測結(jié)果分析

通過探測巖層電性特征視電阻率在0～200Ω之間，結(jié)合W3308工作面順槽掘進過程中物探超前探測實際揭露的地質(zhì)情況和現(xiàn)場干擾情況，推斷W3308工作面內(nèi)視電阻率高于200Ω的區(qū)域可能由構(gòu)造或現(xiàn)場干擾引起，故作為高阻異常體圈出。

井下采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過反演計算處理后，主要形成各探測方向二維電阻率剖面圖，通過該圖分析W3308工作面煤層頂板巖層富水區(qū)分布情況。

圖1 工作面探測示意圖

表1 W3308工作面探測方向及探測任務(wù)

2.2.1 33083巷探測結(jié)果分析

圖2為W3308工作面33083巷各測線礦井瞬變電磁法探測視電阻率等值線擬斷面圖，圖中橫坐標0點位置對應(yīng)W3308工作面切眼位置，縱坐標軸為沿探測方向的距離（50表示順槽向工作面探測方向以里50m位置，以此類推），橫坐標軸對應(yīng)巷道測線長度。圖中0～100表示不同的視電阻率值，即從0～100表示電阻率不斷升高。

從瞬變電磁探測結(jié)果看，33083巷順層和頂板方向發(fā)現(xiàn)明顯有效高阻異常，圖中切眼附近高阻區(qū)域為電力干擾引起。在順層、頂板和底板均發(fā)現(xiàn)高阻異常區(qū)，命名為高阻異常1、高阻異常2和高阻異常3。高阻異常1位于距離切眼650～720m處，高阻異常2位于距離切眼800～960m處，低阻異常3位于距離切眼1000～1050m處。結(jié)合施工現(xiàn)場和地質(zhì)資料分析結(jié)果為高阻異常均推斷為地質(zhì)異常體或斷層影響。

圖2 33083巷瞬變電磁法探測視電阻率等值線擬斷面圖

2.2.2 33081巷探測結(jié)果分析

圖3為W3308工作面33081巷各測線礦井瞬變電磁法探測視電阻率等值線擬斷面圖。

圖3 33081巷瞬變電磁法探測視電阻率等值線擬斷面圖

從瞬變電磁探測結(jié)果看，33081巷順層和頂板方向發(fā)現(xiàn)明顯有效高阻異常區(qū)域。在順層、頂板和底板均發(fā)現(xiàn)高阻異常區(qū)，命名為高阻阻異常A和高阻阻異常B。高阻異常A位于距離切眼520～570m處，高阻異常B位于距離切眼860～910m處。結(jié)合施工現(xiàn)場和地質(zhì)資料分析結(jié)果為高阻異常均推斷為地質(zhì)異常體或斷層影響，520～570m處裂隙可能引起淋水。

3 槽波勘探探測分析

3.1 探測方案

W3308綜采工作面采用槽波勘探對地質(zhì)構(gòu)造帶進行探測分析。槽波探測實際射線分布圖如圖4所示，共設(shè)計56個檢波孔，布置在33081巷和33083巷，間距20m，56個炮孔布置在33081巷和33083巷，炮間距分別為20m。由于33083巷靠近切眼側(cè)280m范圍內(nèi)安設(shè)有設(shè)備列車等機電設(shè)施，不具備安全放炮的條件，故實際探測施工42個有效炮孔，造成如圖4所示的大范圍的射線空白區(qū)即探測盲區(qū)，該區(qū)間范圍內(nèi)不做有效分析。受射線密度限制，導致靠近探測邊界兩側(cè)存在射線稀疏區(qū)，故該區(qū)間范圍內(nèi)所示異?？煽砍潭容^低。

圖4 W3308工作面槽波探測實際射線分布圖

3.2 探測結(jié)果分析

根據(jù)槽波特征，在進行槽波能量衰減系數(shù)CT成像過程中，圈定異常區(qū)6處，如圖5工作面槽波探測綜合成果圖所示，其中，3處推斷為斷層影響或煤體破碎區(qū)，2處推斷為煤體破碎區(qū)，1處推斷為賦存有斷層或陷落柱。

圖5 W3308槽波探測綜合成果圖

寺河礦W3308工作面采用槽波透射法進行探測，測線長度為1100m。經(jīng)過對槽波數(shù)據(jù)的分析和處理，再綜合實際地質(zhì)資料，本次槽波探測共圈定6處異常區(qū)域。

（1）圈定的異常2，推斷為巷道揭露的多條斷層，向工作面內(nèi)延伸影響所致。

（2）圈定的異常3，推斷為賦存有斷層或陷落柱，同時，有一定可能為受采面內(nèi)煤體破碎影響所致，應(yīng)當打鉆驗證。

（3）圈定的異常4和異常6，推斷為巷道揭露的FW3308-4走向型斷層，在工作面內(nèi)發(fā)育影響所致，特別是異常5所圈定范圍內(nèi)，不能排除存在小型構(gòu)造的可能。

（4）圈定的異常5，推斷為煤體破碎區(qū)，但不能排除在該異常范圍內(nèi)存在小型構(gòu)造的可能。

（5）受實際施工布置限制，造成探測范圍內(nèi)存在射線稀疏區(qū)，射線稀疏區(qū)所示范圍內(nèi)所反映的探測成果，可靠程度較低。

4 效果驗證

W3308綜采工作面巷瞬變電磁法探測在順層、頂板和底板發(fā)現(xiàn)高阻異常區(qū)5處，槽波勘探探測存在異常區(qū)6處。工作面超前物探施工中，發(fā)現(xiàn)異常區(qū)和實際水文地質(zhì)情況吻合基本能達到60%以上，沒有漏報情況，取得了一定的成果。

根據(jù)探測到的異常區(qū)域，施工至異常區(qū)域時應(yīng)當放緩施工速率，分析異常產(chǎn)生的原因，對構(gòu)造復雜區(qū)域制訂詳細的作業(yè)規(guī)程。巷道掘進后及時進行超前支護，穩(wěn)定后注漿加固提高巷道的承載能力和穩(wěn)定性，保證W3308綜采工作面安全高效生產(chǎn)。

5 結(jié)論

（1）W3008工作面采用瞬變電磁法和槽波勘探對工作面地質(zhì)構(gòu)造帶進行探測。根據(jù)二維電阻率剖面圖可知，在順層、頂板和底板發(fā)現(xiàn)高阻異常區(qū)5處，分別位于距離切眼650～720m、800～960m、1000～1050m、520～570m、860～910m 處；根據(jù)槽波能量衰減系數(shù)CT成像圖可知異常區(qū)6處，其中，3處推斷為斷層影響或煤體破碎區(qū)，2處推斷為煤體破碎區(qū)，1處推斷為賦存有斷層或陷落柱。

（2）工作面超前物探施工中，發(fā)現(xiàn)異常區(qū)和實際水文地質(zhì)情況吻合基本能達到60%以上，沒有漏報情況，取得了一定的成果。但是礦井中的電磁干擾因素較多，井下的輸電線、綜掘機和其他各種金屬管道對井下瞬變電磁場的干擾嚴重，有時會使探測資料無法利用。槽波勘探也受井下惡劣環(huán)境、多種干擾信號、布置探測的空間與通道有限、潮濕以及煤塵等因素的影響，降低了超前探測的準確性。