水文地質(zhì)物探在煤礦探放水工作中的應(yīng)用

李婷

（江西省煤田地質(zhì)局普查綜合大隊(duì) 江西南昌 330000）

水文地質(zhì)物探在煤礦探放水工作中的應(yīng)用

李婷

（江西省煤田地質(zhì)局普查綜合大隊(duì) 江西南昌 330000）

隨著我國煤礦事業(yè)的快速發(fā)展，對煤礦探放水工作也提出更高的要求。然而實(shí)際開展探放水工作中，本身面臨一定的難題，如礦區(qū)中構(gòu)造水、老空積水等區(qū)域劃分，且對于不同區(qū)域情況，采取的物探方法也不盡相同，要求結(jié)合煤礦探放水工作實(shí)際要求合理運(yùn)用水文地質(zhì)物探方法。本文將結(jié)合某區(qū)域地質(zhì)情況，對防治水工作中地面物探、井下物探的應(yīng)用進(jìn)行探析，在此基礎(chǔ)上提出水文地質(zhì)物探應(yīng)用下的注意事項(xiàng)，為實(shí)際探放水工作的開展提供參考。

探放水；水文地質(zhì)物探；應(yīng)用；注意事項(xiàng)

前言

作為煤礦開采中的技術(shù)難題，探放水工作的開展是否有效將對鉆探工作的開展帶來極大影響。以以往鉆探中的煤礦透水事故為例，其產(chǎn)生的直接原因可歸結(jié)于煤礦探放水工作不合理。這就要求將水文地質(zhì)物探引入其中，對于探放水工作的改善可起到明顯作用。但如何發(fā)揮水文地質(zhì)物探的應(yīng)用優(yōu)勢，成為當(dāng)前困擾探放水工作開展的主要難題。因此，研究煤礦防治水中水文地質(zhì)物探的應(yīng)用，有十分重要的意義。

1 區(qū)域地質(zhì)情況分析

本文在研究中主要選取某地區(qū)作為實(shí)例，其水文地質(zhì)較為復(fù)雜，且有較多大小河流存在。而在地下水方面，主要以松散巖類孔隙水、基巖裂隙水以及碳酸鹽巖溶水等為主。從含水層看，包含松散巖類、組砂巖裂隙以及石灰?guī)r巖溶裂隙等含水層組。實(shí)際開展開采工作中，由于區(qū)域以往開采中存在私挖亂采等情況，這樣在水文地質(zhì)資料上也表現(xiàn)出缺失狀態(tài)。實(shí)際開展防治水工作中，要求以物探、鉆探作為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上完成深掘分離等工作。而整個工作的開展，要求充分做好水文地質(zhì)探查、巷道頂?shù)装鍢?gòu)造探查等，而其中可應(yīng)用的技術(shù)以礦井電法技術(shù)為主，其強(qiáng)調(diào)在治理煤礦水患中將高分辨電法儀引入其中。因此，在具體開展探測中，考慮將高分辨電法儀應(yīng)用的基礎(chǔ)上，引入其他如Terra TEM瞬變電磁儀，可使探測效果達(dá)到最佳[1]。

2 防治水工作中地面物探的應(yīng)用分析

對于探放水工作的開展，在應(yīng)用水文地質(zhì)物探中，主要考慮采取地面物探方式。該方法應(yīng)用下強(qiáng)調(diào)對煤礦全區(qū)探測時，通過瞬變電磁儀實(shí)現(xiàn)，保證區(qū)域中的積氣分布、積水分布等被有效探測，這樣在做好前期分析工作的基礎(chǔ)上，可使水害的預(yù)防目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。實(shí)際開展物探勘查工作中，將瞬變電磁儀引入，主要需從三方面內(nèi)容著手，包括：①在對采空區(qū)范圍確定的基礎(chǔ)上，結(jié)合積水范圍完成積水量的確定。②結(jié)合區(qū)域地質(zhì)情況，對斷裂構(gòu)造發(fā)育程度進(jìn)行分析。③對石灰?guī)r含水層、砂巖含水層等厚度進(jìn)行判斷，并分析不同含水層的實(shí)際分布情況。在瞬變電磁儀應(yīng)用下，其獲取的探測結(jié)果如圖1所示。

圖1 瞬變電磁儀應(yīng)用下測試結(jié)果

根據(jù)該測試結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，對于深度超出850m的情況，其在15～41點(diǎn)之間保持極高的視電阻率值，在采空后出現(xiàn)的塌陷情況反映出來。而對于850m深度附近，其所表現(xiàn)出的電性反映情況，是砂巖含水層的具體體現(xiàn)。同時，從測試結(jié)果中也可發(fā)現(xiàn)，區(qū)域中有非積水區(qū)的存在，此時的視電阻率集中于前兩者之間，其實(shí)質(zhì)是對含煤地層段的體現(xiàn)。

在具體探測過程中，可結(jié)合實(shí)際采空區(qū)情況，發(fā)現(xiàn)地面物探應(yīng)用下所測的誤差能夠保持在50m以內(nèi)。加上高分辨電法儀在掘進(jìn)中的應(yīng)用，能夠有效完成巷道物探過程。假若將鉆探、物探方法同時使用，采空區(qū)中的積水可被排放出去，有利于防治水目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此，在防治水工作開展中，將地面物探引入可起到明顯的效果。

3 防治水工作中井下物探的應(yīng)用分析

防治水工作開展中，除做好積水范圍、采空區(qū)分布情況等探測外，也要求做好井下探水工作。該探測過程中考慮在利用高分辨電法儀的基礎(chǔ)上，將TEM瞬變電磁儀引入其中，這樣可使礦井掘進(jìn)面積水被有效探測。

3.1 超前探水中井下物探的應(yīng)用

鉆探過程中，企業(yè)主要將鉆機(jī)應(yīng)用于主斜井前下方，以此為起點(diǎn)開展鉆探工作。具體操作時，要求在掘進(jìn)9m的位置上，將探放水鉆機(jī)裝設(shè)于工作面處，且在工作面處進(jìn)行四個鉆孔的設(shè)置，保證各鉆孔在直徑上保持60mm。其中在一號孔處，其以-22°作為鉆探角度，分別對21m、27m與30.5m鉆探深度進(jìn)行觀測，可發(fā)現(xiàn)各自涌水量分別保持為20m3/h、30m3/h、40m3/h。對于-32°鉆探角度，其為二號孔，觀察19m與20m鉆探下涌水情況，主要表現(xiàn)為30m3/h與40m3/h。在三號孔處，以-29°為鉆探角度，其在20m鉆探下有1m3/h的涌水量。而四號孔處，以-28°為鉆探角度，在30m鉆探下，此時的涌水量為5m3/h。此時考慮將高分辨電法儀引入其中，可得到相應(yīng)的鉆探結(jié)果，具體如圖2所示。從該測試結(jié)果便可發(fā)現(xiàn)，其最終測定的涌水情況，與實(shí)際鉆探要求相吻合。

圖2 鉆探結(jié)果示意圖

3.2 TEM物探測試的成效分析

物探測試過程中，考慮在應(yīng)用瞬變電磁儀的基礎(chǔ)上，將MTEM2.0系統(tǒng)引入其中。測試時主要以電磁場方向?yàn)橐罁?jù)，探測煤層底板、頂板。其中個測點(diǎn)以底板30°、頂板30°、水平順層0°作為線框法線方向。通過實(shí)際測量能夠發(fā)現(xiàn)，一般在發(fā)射電流關(guān)斷影響下，瞬變電磁儀很可能有探測盲區(qū)存在，主要集中于10～20m淺部處。對此，在物探作業(yè)開展中將范圍界定在15～100m。測試時發(fā)現(xiàn)在頂板30°方向處，存在低阻異常情況，此時對異常情況產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，其極大程度因斷層導(dǎo)水而產(chǎn)生，整個斷層中潮濕、含水等問題較為明顯。而在探測過程中從順層方向開展，也有低阻異常情況存在，其產(chǎn)生的原因與頂板30°方向異常相同，主要表現(xiàn)在斷層導(dǎo)水方面。假若在探測過程中，以底板30°方向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)，沒有低阻異常問題存在，此時可判定該區(qū)域不存在大面積富水情況。從整體探測情況看，斷層導(dǎo)水情況出現(xiàn)的位置應(yīng)介于60～90m處，且為正前方方向，有可能含水較多。因此，對于順層方向、頂板方向，實(shí)際開展煤礦作業(yè)中，應(yīng)保證鉆探工作謹(jǐn)慎展開。由于這些部分有斷層導(dǎo)水的存在，其出水量也較高，這樣探放水時也會有較大的排水量，做好排水工作，可使煤礦生產(chǎn)更為安全[2]。

4 煤礦防治水工作中水文地質(zhì)物探應(yīng)用注意事項(xiàng)

煤礦防治水工作中，水文地質(zhì)物探的應(yīng)用效果極為明顯，可考慮在探測礦區(qū)水文地質(zhì)時將井下物探、地面物探共同引入其中，這樣所得到的判斷與預(yù)測結(jié)果將更為準(zhǔn)確，為實(shí)際探放水提供有效參考。但實(shí)際引入水文地質(zhì)物探方法中，仍有較多需注意的問題，具體表現(xiàn)在：①在水文地質(zhì)勘探時，若應(yīng)用瞬變電磁儀，還需有高分辨電法儀作為配合，這樣能夠獲取瞬變電磁實(shí)際探測結(jié)果，再將高分辨電法儀在巷道物探中的結(jié)果引入，能夠得到具體的探測結(jié)果。將兩種探測結(jié)果結(jié)合，對煤礦安全生產(chǎn)可提供有效參考。②在井下物探方法應(yīng)用中，應(yīng)注意使其在不同地質(zhì)構(gòu)造探測中的應(yīng)用效果發(fā)揮出來，如導(dǎo)水與含水構(gòu)造、斷裂破碎帶、巷道底板與頂板隔水層等。同時，對于探放水工作中涉及的采空水、采空區(qū)敏感情況以及突水點(diǎn)問題，都可將井下物探方法引入，保證探放水中有井下物探結(jié)果作為參考。③在水文地質(zhì)物探方法應(yīng)用下，其中涉及的瞬變電磁儀、高分辨電法儀在完成井下物探工作后，也可通過鉆探水機(jī)具驗(yàn)證，保證探測結(jié)果更為準(zhǔn)確，這與防治水中物探與鉆探開展下，探掘分離的要求相吻合，有利于煤礦透水事故的控制[3]。

5 結(jié)論

水文地質(zhì)物探方法的應(yīng)用是提升煤礦探放水工作水平的重要途徑。實(shí)際引入水文地質(zhì)物探方法中，應(yīng)注意結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H地質(zhì)情況，在防治水工作中將地面物探、井下物探引入其中。本文在研究中發(fā)現(xiàn)，將兩種方法共同應(yīng)用下，對于防治水工作的開展可起到明顯作用，因此在未來探放水工作中，可將這些方法引入。

[1]贠國棟.水文地質(zhì)物探在煤礦探放水工作中的應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2015，03：288～289.

[2]李衛(wèi)平.水文地質(zhì)物探在煤礦探放水工作中的應(yīng)用[J].山西煤炭，2014，34（06）：30～32.

[3]劉飛虎.綜合物探方法在煤礦水文地質(zhì)中的應(yīng)用分析[J].煤礦現(xiàn)代化，2013（02）：84～85+88.

TD745.2

A

1004-7344（2016）15-0170-02

2016-5-12