坑透法在某礦回采工作面探測中的應用

■孫偉濤伏慶輝

（1中國煤炭地質總局一一九勘探隊 河北 邯鄲056000；2保利能源控股有限公司山西分公司 山西 晉中031300）

坑透法在某礦回采工作面探測中的應用

■孫偉濤1伏慶輝2

（1中國煤炭地質總局一一九勘探隊 河北 邯鄲056000；2保利能源控股有限公司山西分公司 山西 晉中031300）

某礦回采工作面兩巷掘進過程中揭露斷層及陷落柱多個，為查明斷層延展方向及陷落柱發育范圍，采用坑透法在該工作面進行探測，經打鉆及回采結束實際揭露情況驗證，探測成果圈定異常范圍與實際情況基本吻合。

坑透回采工作面探測

0 引言

目前回采工作面內發育斷層、褶曲及陷落柱等異常構造探測最常用的方法主要有槽波地震法和坑透法，槽波地震主要是利用彈性波在煤層頂底板巖層兩個界面中的反射能量衰減幅值來分析工作面內構造發育情況，該方法施工過程比較繁雜，需在回采工作面兩巷分別放炮，并在另一巷道接收彈性波能量；無線電波透視法是利用高頻電磁波在煤層中的衰減幅值來分析工作面內構造發育情況，該方法施工簡便，主要受回采工作面的傾向長度和煤層起伏影響較大，本次探測選用坑透法，采取定點法發射，經數據處理出具相對衰減層析成像圖，經鉆探及工作面回采揭露情況驗證，探測效果較理想。

1 煤層概況

1.1 煤質及穩定程度

煤層為10#煤，呈黑色，條痕色為棕黑色，玻璃光澤，硬度一般為1以下，有一定韌性，貝殼狀、參差狀斷口，內生裂隙發育，以亮煤為主。

正常情況下，該回采工作面煤層較穩定，上層煤平均厚度1.75—2.1m，含一層夾矸，厚度平均為0.3m，下層煤平均厚度為0.4m。遇構造前后，煤層結構與煤質發生較大變化，夾矸層數增多、增厚，煤層變薄，煤質變差。

1.2 頂底板情況

老頂為煤層頂板垂直向上9.1m的K2灰巖，深灰色厚層狀，含燧石團塊，堅硬質脆，節理和裂隙發育，含有動物化石，厚度2.56-5.06m。直接頂為泥巖、砂質泥巖，淺灰色，團塊狀，含植物化石碎片、鐵銹團塊，風化呈褐黃色，泥巖與砂質泥巖互層，黑色葉片狀，裂隙面有鐵銹色，厚度7.5-8.5m；直接底為泥巖，深灰色，松散、破碎，厚度1.0-1.7m。

2 地質構造情況

巷道掘進過程中，運輸巷H6測點前4m位置，發育一傾向93°、傾角70°、落差0.4m的正斷層；運輸巷H8測點位置發育長軸32.22m、短軸15.33m的陷落柱，主要巖性為泥巖夾雜大塊砂巖、灰巖礫石，微潮。回風巷內距回風大巷口43m位置，發育長軸15.43m、短軸6.79m的陷落柱，主要巖性為泥巖，夾雜灰巖礫石，無水，膠結較好；回風巷掘進至H17測點前14m位置，發育長軸36.45m、短軸19.25m的陷落柱，主要巖性為泥巖夾雜大塊砂巖、灰巖礫石，無水，膠結較好；掘進至H19測點前39m位置，發育一傾向30°、落差2.0m、傾角80°的正斷層；H21測點前10m位置，發育一傾向145°、傾角60°、落差1.5m的正斷層；掘進至H27測點前10m位置，揭露長軸53.11m、短軸34.84m的陷落柱，提前開切眼；切眼掘進至距H27測點13m位置，連續發育三條傾向187°、傾角60°、40°、85°、落差0.5m、1.0m、1.5m的正斷層。在開內切眼過程中，從回風巷開口，掘進至H35測點前12m位置，連續發育二條傾向為94°、95°、傾角為65°、40°、落差為0.3m、0.6m的正斷層。

3 坑透法基本原理

坑透法是利用高頻電磁波在井下煤層中傳播過程中的相對衰減情況來圈定工作面內異常構造發育位置，其基本原理是高頻電磁波在地下巖層中傳播時，遇各種巖、礦石，由于其電性的不同，它們對電磁波能量吸收不同，當高頻電磁波前進方向遇到斷裂構造所出現的界面時，電磁波將在界面上產生反射和折射作用，造成能量的損耗，致使另外一側接收巷道中的電磁波信號十分微弱甚至接收不到透射信號，從而形成所謂的透射異常。研究采區煤層、各種構造及地質體對電磁波的影響所造成的各種無線電波透視異常，從而對各類地質進行推斷和解釋。

4 測點布置及資料解釋

4.1 測點布置

本次探測回采工作面面長340m，切眼長150米，使用重慶煤科院生產的WKT-E型坑透儀，采用頻率0.5MHz的天線進行接收，采用定點發射方式，發射點距50m，接收點距10m，每個發射點接收點數13個。在兩順槽共布置發射點16個，接收點總計180余個。

圖1 某工作面坑透測點布置圖

4.2 資料處理與解釋

經過回歸分析，求取相應參數，篩選理想曲線作為基準進行相對衰減分析，最終生成相對衰減層析成像圖（圖2）。

圖2 某工作面相對衰減層析成像圖

結合工作面形成過程中兩巷道掘進過程中揭露的地質構造，發現該圖中陰影區域較多，主要集中在圖中圈出的三個陰影區（A、B、C）。圖中橫坐標在0-12，縱坐標0-15；橫坐標16-25，縱坐標0-13；橫坐標在28-34，縱坐標1-9存在較大范圍陰影異常，推測為異常構造所致，并且三個異常區范圍與實際回風巷及運輸巷掘進過程中揭露斷層及陷落柱位置基本吻合，建議礦方重點對A、B、C三個異常區進行鉆探驗證。

5 驗證情況

現該工作面已經完成回采，實際揭露陷落柱7個，斷層8條，均在圈定的異常區內，證明本次探測成果與實際情況很好吻合。

6 結論

通過工作面回采完成揭露情況與探測成果圖對比驗證，證明坑透法在探測比較復雜地質條件下的回采工作面內構造發育情況方面具有較好效果。

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[3]張紅果，李占文，鄒海濱.無線電波透視法在煤礦中的應用 [J].?煤炭科學技術, 2002,30（7）.

[4]李文峰.邢臺礦區無線電波坑透技術的應用及地質效果 [J].?河北煤炭,1999,2（4）.

P631.3+25[文獻碼]A

1000-405X（2016）-12-39-1

孫偉濤（1986～），男，中級工程師，研究方向為物探技術負責和地質勘察項目。