利用物探技術保障工作面安全優質施工

高飛

摘 要： 林南倉礦業分公司為生產銜接需要提出對工業廣場區域進行條帶式開采方案，并經論證其可行性之后實施，定其采區為二水平西一采區，2121工作面作為首掘首采面，需要大量物探結果保證其安全，分別采用全方位電法、瞬變電磁法及坑道透視法對其進行探查，并結合鉆探及井巷工程進行驗證和比較分析，保證水文地質安全同時，又可提高物探方法準確度。

關鍵詞： 二水平西一采區；2121工作面；全方位電法；瞬變電磁；坑道透視法

Abstract： Linnane warehouse mining branch joining for production need to strip mining scheme of industrial square area， and demonstrated its feasibility after implementation of the mining area of two level west mining area， 2121 working face as the first dig mining face， need a lot of geophysical exploration results to ensure the safety of its respectively using an omni-directional electrical method and transient electromagnetic method and tunnel perspective to probe， combining with drilling and mine engineering verification and comparison analysis， ensure the safety of hydrogeology and at the same time， and can improve the accuracy of geophysical exploration methods.

Keywords： The west area two level 2121 working face The full range of？electric The transient electromagnetic Penetrating method

前言

林南倉礦由于生產銜接的需要，對工業廣場壓煤進行條帶式開采方案，并經具相關資質部門反復論證，確定其可行性方案之后開發二水平西一采區。

二水平西一采區水文地質資料匱乏，采區中部控制鉆孔僅為兩個，2121作為采區首掘首采工作面，急需大量物探手段進行超前探測，確保施工在安全可控范圍內。

一、物探手段介紹

（一）全方位電法探測原理及主要功能

原理：通過布置在巷道內的供電電極在巷道周圍巖層中建立起全空間的穩定人工電場，該穩定電場特征取決于巷道周圍巖石的電性特征及其賦存狀態，再通過測量電極觀察和研究地殼周圍人工電場的變化和分布規律，使用全空間電場理論處理和解釋，進而得到巷道周圍巖石中引起電場變化的水文、地質構造等狀況。

功能：巷道掘進頭超前探測，單巷道頂、底板及側幫探測，工作面頂底板探測。

（二）瞬變電磁探測原理及主要功能

原理：瞬變電磁法是利用不接地回線或接地線源向地下發送一次脈沖場，以激勵地層介質感生電磁場，在一次脈沖場間歇期間利用同一回線或電偶極接收感應電磁場。其物理基礎是電磁感應原理，根據此理論，在電導率和磁導率均勻的大地上，鋪設輸入階躍電流的回線，當發送回線中電流突然斷開時，在下半空間就要被激勵起感應渦流場以維持在斷開電流前存在的磁場，此瞬間的電流集中在回線附近的地表，并按指數規律衰減。

功能：超前探測和工作面內部探測。

（三）坑道透視探測原理及主要功能

原理：電磁波在地下巖層中傳播時，由于各種巖、礦石電性的不同，它們對電磁波能量吸收不同，低阻巖層對電磁波具有較強的吸收作用，當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，也造成能量的損耗。因此，在礦井下，電磁波穿過煤層途中遇到斷層、陷落柱或其它構造時，波能量被吸收或完全被屏蔽，則在接收巷道收到微弱信號或收不到透射信號，形成所謂的透視異常。

主要功能：工作面內部探測。

二、物探工程實施

（一）全方位電法探測

2121工作面在進行采掘活動中對其進行一次電法探測，探測異常區位置在上風道21+5點附近，確定2個異常區，其中1號異常區位于原1129老空區內部，另外一個在2121上風道南部，這兩個區域異常反應較弱，初步斷定為弱含水區域。

（二）瞬變電磁探測

區域瞬變電磁探測可分為兩個階段，第一階段為巷道掘進時的超前探測，探測具體范圍在下運道21-13點前12.3米至上風道21+10點前9米，在半徑為108米的半圓形區域實現探測結果面覆蓋，預測在下運道南部及下運和切眼存在2個富水異常區。第二階段為巷道掘進完成準備回采前探測，為進一步掌握工作面構造及含水層賦存狀態，對工作面內部進行全方位立體式探測，共計探查工作面內部富水異常區5個，分別為2個頂板及3個底板富水異常區。

（三）坑道透視探測

針對全方位電法及瞬變電磁探測對構造反映不明顯的特點，為了實現工作面多角度多方式探查，采用坑道透視探測對工作面進行補充探查，此次探測共探查為構造異常區1個，位于下運道21-7點至21-8點北部位置。

采用三種物探方法，經過多次探測對工作面內部實現由點至面的空間立體覆蓋，對指導生產起到至關重要的作用。

三、對物探結果驗證

（一）采用驗證方法

主要采用鉆探和井巷工程相互結合，前期對異常區范圍布設多點式鉆孔，達到異常區內部全覆蓋探查。在隨后，井巷工程施工過程中采用實時跟蹤觀測。

（二）驗證結果

通過驗證結果整體分析，全方位電法準確率為50%；瞬變電磁法準確率為66%；坑道透視法準確率為100%，綜合分析林南倉礦多年來物探整體工作，認為物探手段其準確率在50%左右上下波動。

四、綜合分析物探技術優缺點

（一）物探技術在礦山生產應用的優點

1.操作簡單：物探實施無需大量施工人員。

2.施工效率高：整個物探工作只需單個工作日即可完成，做到了節支和省時。

3.保證安全性較為可靠：雖然物探結果準確性僅為50%左右，但大量結果證明，物探證明其不存在異常區范圍內，出現大型構造及突水可能性很小，基本做到“不保證異常區肯定是水文地質異常體，但保證無異常反應區域為生產安全區域”。

（二）物探技術在礦山生產應用的缺點

1.要求施工及數據處理人員素質高：物探數據在采樣過程中及對數據進行處理過程中，從采樣到結果成圖，需要大量有著豐富經驗及業務素質精湛專業人員進行操作。

2.受復雜水文地質因素影響較大：在水文地質復雜區域，其準確性較差。

3.準確度稍差。

參考文獻

[1] 劉天佑. 地球物理勘探概論[M].地質出版社，2007.

[2] 朱炎銘、毛善君.林南倉礦業分公司礦井地質報告[R]. 中國礦業大學與北京龍軟科技發展有限公司，2008.

[3] 張明學.地震勘探原理與解釋[R]. 石油工業出版社，2010.endprint