煤礦井下綜合物探超前探測技術與應用

崔洪亮

摘要：隨著我國社會水平的提升，經濟步伐的推進，我國的煤炭事業也在這個過程中得到了較大程度的發展。而在煤礦巷道掘進的過程中，為了能夠對巷道前方的地質情況進行探測、排除潛在安全隱患，就需要我們能夠對綜合物探超前探測技術進行一定的應用。在本文中，將就煤礦井下綜合物探超前探測技術與應用進行一定的分析與探討。

關鍵詞：煤礦 井下綜合物探超前探測技術 應用

1 概述

近年來，我國的煤炭事業得到了較大程度的發展。而在這個過程中，我國很多礦區也從以往的淺部開采逐漸向著更深的方向發展。隨著深度的增加，我們地表勘探所具有的效果以及精度就會得到不斷地降低。在巷道掘進前方的破碎帶、斷層以及陷落柱等構造方面，對其所開展的預報以及預測將對巷道的安全、高速掘進具有著非常重要的作用。對此，就需要我們通過新技術的應用做好井下近距離探測工作。

2 煤礦井下綜合物探超前探測技術的優勢

煤礦井下綜合物探超前探測技術具有著應用成本低、應用效率高、施工方便、技術成熟以及對施工空間要求低等特點，非常適合應用在空間狹小巷道的迎頭檢測中，且在對該技術進行應用時也不會對煤礦巷道掘進工作的開展產生影響。

通過該技術的應用，能夠幫助我們準確、高效地對巷道掘進迎頭方可能存在的含水異常情況進行預測，并能夠對巷道破碎帶、巖溶、陷落柱以及裂隙等構造的富水性進行提前預報，以此幫助能夠在對含水情況進行充分把握的同時制定應對措施，使巷道能夠以高效、安全的方式實施掘進。同時，其所具有的高效率性以及裝置簡便的特征也能夠使其在較短的時間獲得測量結果，對于巷道的掘進來說也能夠對其爭取大量的寶貴時間，是我國目前礦井超前探測過程中應用較為廣泛的一類技術。

3 探測技術

3.1 瞬變電磁探測技術

在迎頭超前探測的方案中，我們在局部對巷道頂底板以及側幫開展探測工作時，需要使用偶極裝置方案先對環境的富水性以及構造等方面進行一定的研究。在對掘進巷道富水層以及構造研究的方案中，主要是通過多方向以及水平的方式開展探測工作的，該種方式就會將其所具有的探測范圍形成一種類似中心點發散的扇形區域。同時，為了能夠在探測的過程中對巷道底板情況也進行良好的探測與了解，我們也可以使用垂直方向的方案對其進行探測。

3.2 高密度電法探測技術

對于該種技術來說，其屬于三級超前的探測方式，能夠在井下工作面切眼、瞬變電磁、順槽以及掘進迎頭等位置在同一時間開展探測工作。同時，其也實施一種陣列式的勘探方式，非常適合應用于中淺層的勘察工作之中。同探底雷達以及淺層地震等勘測方式比較而言，其具有著受場地干擾小以及運行成本低的特點，目前較為廣泛的應用于路基勘察、水文地質以及巖溶塌陷等勘察工作中。當地面電極一次布設完畢之后，就能夠以統一的方式開展數據觀測。另外，同常規方式相比，其在數據方面也實現了半自動、自動的數據采集，能夠有效地提升探測效率。

3.3 地球物理響應特征

從電性方面分析，礦區不同地層具有著下述電性分布規律：粘土巖類所具有的電阻率值最低，煤層電阻率值最高，而砂巖則處于兩者之間。在煤層中，其通常都會具有著較為清晰的沉積序列，且在原生地層情況下，其所具有的電性特征在縱向方面具有著較為固定的變化，而在橫向方面也較為均勻。同時，如果巷中存在著一定數量的破碎帶且構造中不具有水，那么其局部電阻率就會因此增加，且構造所具有的導電性也相對較差；而如果構造中含有一定的水分，那么就會具有著較好的導電性，在該性質方面類似于局部地電阻率地質體。通過上述情況的描述與分析，我們則可以認識到，在巷道裂隙、陷落柱以及斷層等構造發育的過程中，不管其中是否存在一定的水分，都會使地層在橫向以及縱向所具有的電性規律會因此發生一定的變化。從另一個方面來說，正是由于該規律的存在，則會為通過以巖石導電性差異為物理基礎的電磁探測法應用提供了較好的地質條件。

4 應用實例

下面，筆者以我國南方某礦區的1201工作面為例對超前探測技術進行一定的應用。對于該工作面而言，其是一種帶壓開采工作面，其所具有的水文地質以及工作面地質情況都很復雜，且會受到灰巖承壓水的壓力影響。工作面方面，其由于未處于承壓水區域，在實際采掘時則會因此受到一定的影響，尤其是斷層構造周圍更是會因為采動影響的存在而因此產生一定的裂隙，并以此使工作面出現了不同程度的涌水異常情況。通過該工作面水文地質資料的研究，工作面12031巷掘進東南200m具有著最大的用水量，且主要淋水點分布在頂板裂隙以及錨索孔位置處。為了能夠避免巷道內部出現水害問題、使工作面能夠以更為安全、穩定的方式開展回采工作，就需要我們通過高密度電法以及礦井瞬變電磁法的應用對該工作面開展超前預測工作。

4.1 探測結果

在該泄水巷中，由于迎頭位置會受到掘進機的影響，且整個巷道長度較短，就會為我們本次探測工作產生了較大的影響。通過高密度電法以及瞬變電磁法對1201工作面泄水巷進行了探測工作，得出探測成果圖所圖1，2所示。

通過成果圖的觀察可以看到，迎頭前方28m范圍內所具有的巖體電阻率相對較低，而在20m偏右的位置處巖體則具有著較高的富水性。根據該情況，就需要我們在后續掘進工作開展的過程中能夠對其引起注意，做好提前的預防工作。

4.2 成果驗證

在掘進工作開始之前，我們對上述探測成果所獲得的異常區進行圈定，并在此基礎上以鉆探的方式對探測效果進行了考證，以此避免在掘進過程中出現礦井水害。而根據掘進情況以及現場鉆探工作結果的分析，可以發現本次探測異常區為1201泄水巷積水位置，且有大量的積水處于探巷之中，同我們之前所獲得的物探結果基本相符。據此，礦井施工方也在對巷道實施貫通之前對其進行了密閉以及排水工作，以此保證了巷道貫通工作的安全性。

5 結論

總的來說，為了能夠使煤礦掘進工作得以安全、高效的開展，就需要我們能夠做好巷道前方地質的探測工作。在上文中，我們對煤礦井下綜合物探超前探測技術與應用進行了一定的研究與分析，而在實際工作開展的過程中，也需要我們在以該技術獲得準確結果的同時通過針對性應對措施的制定獲得更好的掘進效果。

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