試論礦井超前物探與超前鉆探綜合利用技術

李向銀

（山西汾河焦煤公司回坡底煤礦地測科，山西 霍州 031414）

回坡底煤礦水文地質條件中等，地質構造復雜，隨著礦井開采深度的延伸，水害對礦井生產的威脅日益增大。為確保礦井的安全生產，避免水災水故的發生，除了加強水文地質預測預報，礦井采用物探和鉆探相結合的探放水技術手段，對工作面前方地質構造及水害情況進行探測和分析，確保巷道安全施工。

1 高密度直流電法儀工作原理及使用范圍

工作原理：以巖石的電性差異為基礎，在全空間條件下建場，使用全空間電場理論，處理和解釋有關礦井水文地質問題，其中的點源三級超前探測技術是研究掘進頭前方地層電性變化規律，預測掘進頭前方含、導水構造的分布和發育情況的一種井下電法探測技術。

使用范圍：探測工作面前方100米范圍內的隱伏斷層、陷落柱，尤其是含水、導水破碎帶、含水體等。探測異常區范圍準確，對低阻異常反映靈敏，對較小的低阻異常也能反映。

工作方法：應用對稱三級探測裝置，工作布置方式為 A-M-N-B(∞)，A、B 均為供電電極，用于向煤巖層供電，M、N均為測量電極，用于探測地電場電壓，根據測出的電流、電壓值結合裝置系數就可以換算出巖層的視電阻率值，通過對不同地點、不同深度巖礦層的視電阻率進行全方位探測和綜合分析，就可達到探測巖性、構造及其賦水性的目的。

高分辨率直流電法三級超前探測成果圖為視電阻率等值線柱狀圖，等值線上標注電阻率。按其視電阻率由低到高分別由藍、黃、紅三種顏色組成的色譜充填，相對低阻區一目了然地顯現出來（低阻區色譜接近藍色）。綜合分析視電阻率變化趨勢，視電阻率量值以及探測原始數據，找出異常區，結合現場實際揭露地質資料，進行綜合地質分析，給出異常區的合理地質解釋，異常區的位置及范圍由柱狀圖下發的標尺準確反映出來。

2 超前鉆探

礦井鉆探采用ZY-1250型煤礦用全液壓鉆機，該鉆機適用于巖石堅固系數f≤8各種煤層、巖層。鉆機適應巷道斷面積≥6.5m2，或者寬度≥2.8米，高度≥2.5米.探煤層時最大鉆機距離200米，在堅固性較大的巖層中鉆探時效果欠佳，在鉆孔傾角較大時不方便施工。在接近礦井邊界、各保護煤柱邊界100m附近時、在預計水壓大于0.1Mpa、物探報告異常區進行鉆探作業時，鉆孔必須強制安裝孔口管。

超前鉆探設計：在工作面迎頭進行超前鉆探，鉆孔設計為扇形布置，終孔孔間距不超3米，防隔水煤柱幫距留設20米，超前距留設30米，鉆孔設計長度100米，依次循環鉆探作業。

3 物探和鉆探技術相結合的工作流程

掘進工作面超前探測：采用高密度直流電法儀進行超前探測后，在工作面迎頭進行鉆探，每次鉆探鉆孔設計長度100米，鉆孔實際施工不超120米，避免出現飄鉆現象影響對鉆探結果的判斷。每次鉆探結束后，由相關科室和隊組對鉆探結果進行驗收，確保鉆探的真實有效性。對工作面出現異常區時，進行加密鉆探，確定異常區范圍，及時調整巷道坡度，指導生產。每次物探、鉆探工作結束后，對掘進工作面進行一次防治水許可評價。

回采工作面超前探測：對形成的回采工作面首先采用無線電波坑道透視探測，圈定工作面內部異常區；采用瞬變電磁法探測底板的富水性。對物探圈定的異常區范圍進行鉆探驗證，每隔10米設計一組鉆孔，每組鉆孔設計三個驗證鉆孔。異常區以外的范圍，每50米設計一個鉆孔，進行兩巷對鉆（兩巷對鉆鉆孔水平間距不超10米）。物探、鉆探完成后，對結果進行分析，完成回采工作面防治水安全許可評價。

4 物探和鉆探技術相結合應用應注意的幾個問題

4.1 高密度直流電法探測技術也有自身的缺點，由于其采用直流電場的全空間三級超交匯技術，容易造成異常區的誤判，對異常區的富水性也無法做出準確判別，物探結果存在多解性。

4.2 ZY-1250型煤礦用全液壓鉆機機身過大，考慮到受綜掘機影響，斷面小不易鉆機的前移，機身較重，鉆機搬運要求人員多，對傾角較大時鉆探不方便施工。選用鉆機要在考慮鉆機最大給進力和鉆機扭矩的前提下，選用易于搬運的鉆機為宜。

4.3 物探結果存在多解性，要求技術人員對物探地點選擇、工作面的導電體的控制等物理因素有嚴格要求；鉆探過程要求中對巖性跟蹤判斷，飄鉆現象等問題進行綜合分析。

結語

由于復雜地質構造對煤礦生產與安全的重要影響，回坡底煤礦利用物探和鉆探綜合手段對工作面進行超前探測，進一步控制開掘范圍的存在的隱伏的斷層、陷落柱等不明構造，所得的物探和鉆探結論已在巷道掘進和工作面回采過程中證實，對工作面水情水害、地質構造進行了有效預計，避免了水災事故的發生，很好的指導生產，保障了礦井的安全生產。對合理布置工作面和圈定資源儲量、了解煤厚變化規律及構造導水性、防止資源與工程浪費及水害、瓦斯事故的發生具有現實意義。

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