王曉陽

(山西石港煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 晉中 032699)

1 引言

該煤礦是一座兼并重組礦井，井田位于左權(quán)縣寒王鄉(xiāng)境內(nèi)。礦井采用斜井、單水平、煤層大巷開拓方式，設(shè)設(shè)混合提升斜井，瓦斯管路斜井和猴車斜井，設(shè)計生產(chǎn)能力0.9Mt/a。開采水平標(biāo)高為913m，開采深度由1364.97m-674.97m標(biāo)高，水文地質(zhì)類型中等，在開采過程中，工作面內(nèi)陷落柱、斷層實際情況：斷層落差大多較小，陷落柱規(guī)模也不大。水害是影響礦井安全生產(chǎn)的五大災(zāi)害之一。探測采區(qū)前方富水異常區(qū)是解決水害的主要手段。通過使用YTD400型礦井全方位探測儀與鉆探相結(jié)合，有效的解決了該礦水害隱患。

2 全方位探測儀超前水文地質(zhì)預(yù)測預(yù)報的基本原理及測點布置

利用在巷道圍巖層中建立全空間人工電場，對電場的變化規(guī)律進(jìn)行監(jiān)測，得出視電阻率，然后繪制電阻率曲線圖或剖面圖，分析成果圖件，從而達(dá)到預(yù)測巷道周圍巖層中含水情況的目的。巖石的視電阻率與空隙內(nèi)賦水性、空隙空間特征密切相關(guān)，通過對電性差異分析，結(jié)合空間電場理論及相關(guān)資料輔助處理，能夠得出巷道周邊圍巖電場變化情況，從而確定圍巖水文、地質(zhì)情況。

2.1 全方位探測儀超前探測的原理

一個供電電極超全空間均勻介質(zhì)的A點進(jìn)行供電，另一個電極布置在無窮遠(yuǎn)B點。即2個電極之間的距離非常遠(yuǎn)，記錄點的電位主要受A點影響，B點產(chǎn)生的影響微弱，可以忽略。A電源建立的電場視為單電源電場。即A點為中心點，向周邊均勻放射電流，每個球形等位面上的電位均等，等位面的變化是是電性異常的反映。如圖1、圖2所示。

圖1 點電源電位及電力線分布示意圖

圖2 超前勘探原來示意圖

常用的井下直流電法勘探主要有四極測深裝置、三極測深裝置。實際探測時，需要按照探測目的及施工條件確定。該礦多選用三極探深裝置對巷道掘進(jìn)工作面前方的巖層寒水行、陷落柱等進(jìn)行超前探測。

2.2 布置方法

在掘進(jìn)工作面距迎頭10米處布置供電極A1、A2、A3，間距4m，接收極M、N極間距6m，在掘進(jìn)工作面迎頭后300m處布置B極作為無窮遠(yuǎn)極，距供電極A1極12m開始跑極(圖3)，觀測記錄各點視電阻率，然后在計算機(jī)上繪制A1、A2、A3點視電阻率曲線圖。以各條曲線上距A1供電點等距低阻點為依據(jù)，分別以A1、A2、A3點為圓心繪圓，三圓相交點即為前方低阻異常點。

3 直流電法技術(shù)的優(yōu)點和用途

直流電法技術(shù)成熟、適應(yīng)性強(qiáng)。適合探測巷道掘進(jìn)頭前方斷裂破碎帶的富水性和陷落柱的導(dǎo)水性、明確區(qū)分貧富水區(qū)域、確定放水孔位置及評價水害安全性等。

圖3 超前探測施工裝置圖

4 實例分析

為杜絕較大水害事故，我礦采用物探加鉆探的探放水方案，通過對施工巷道進(jìn)行全方位探測試驗，根據(jù)探測結(jié)果對水文地質(zhì)異常區(qū)域進(jìn)行鉆探驗證，待鉆探驗證無異常時方可繼續(xù)掘進(jìn)，現(xiàn)將全方位探測與鉆探在我礦實際聯(lián)合使用情況進(jìn)行實例應(yīng)用，如圖4所示。

圖4 15107回風(fēng)巷全方位超前探測成果

可見，低阻區(qū)域為煤頭往里4-5m、66-70m；高阻區(qū)域為11-15m、36-41m、80-82m。根據(jù)成果圖初步分析煤頭往里4-5m、66-70m為含水異常區(qū)域，需進(jìn)行“有掘必探”鉆探工作驗證，驗證過程中要加強(qiáng)此區(qū)域的檢測。經(jīng)過“有掘必探”工作驗證煤頭往里100m無水后，方可進(jìn)行掘進(jìn)施工，

5 井下直流電法技術(shù)應(yīng)用中需注意的問題

該礦采用全方位探測儀對多個工作面進(jìn)行探測，探測結(jié)論得到巷道掘進(jìn)的驗證，有效率達(dá)70%以上。工作面進(jìn)超前探測時，干擾因素主要有四方面：受鐵軌、皮帶架、礦車、水溝等等干擾物；巷道底板濕度不同、存在積水；干燥區(qū)段干燥造成接地電阻偏大；線纜漏電干擾。

實踐表明，電器產(chǎn)生的干擾微弱，可不計。金屬干擾物可采用電極遠(yuǎn)離的方式減弱其干擾；巷道底板濕度不均勻區(qū)域，采用M、N極間物性均勻來降低干擾；巷道干燥段可以采用電極埋深或電極孔中加入鹽水、賽黃泥等措施降低干擾。

干擾因素是探測準(zhǔn)確性的關(guān)鍵決定因素，因此在實際操作中要采取合理措施，降低干擾，以得到較為真實、合理的數(shù)據(jù)。

6 結(jié)論

井下直流電法探測技術(shù)理論成熟、方法多樣、適用性強(qiáng)、經(jīng)驗性強(qiáng)。需要通過實踐應(yīng)用，不斷拓實經(jīng)驗，掌握規(guī)律，以做好防治水探測工作。