礦井物探技術在探測回釆工作面導水陷落柱的應用

牛淑敏

【摘 要】在煤礦進行回采作業的時候，很容易遭遇到導水陷落柱，為了保障煤礦工作人員的生命財產安全，在進行回采作業的時候需借助物探技術對礦井下的作用情況進行勘探。物探技術的使用可以準確地判斷出陷落柱的含水狀況、基本形態以及有限的判定出富水的區域范圍，只有掌握清楚礦井下的地質情況，才能最大限度的保障煤礦回采工作人員的生命安全。因此，本文以L地區為例先分析了該地區的地質概況，然后闡述了物探技術的設計和施工，最后對探測的結果進行總結和驗證。

【關鍵詞】物探技術;煤礦;井測;導水陷落柱

我國煤礦的地質構造相對復雜，而且煤礦的儲存規模不同，地質條件也就有所不同，在進行井下作業的時候經常會遭遇到斷層以及陷落柱的問題，其中陷落柱的存在嚴重的影響了煤層以及圍巖的穩定性，從而引發安全事故。因此為了保障煤礦工作人員的人身安全，需要對煤礦進行井測。在對煤礦地下作業進行井測時，采用的是高密度電法和地質雷達相結合的綜合物探技術。該技術的應用可以清楚的了解陷落柱的含水性、導水性以及空間形態，為井下作業提供了較大的安全保障。

1地質概況

本文為例的L煤礦4371工作面長度為256米，煤層平均厚度大約在5.2米，在停在工作面東北走向高位1.5米，傾角為25°—54°的位置出現了斜角斷層。在回采的過程中遭遇到的陷落柱的煤層底板標高為902米，奧灰水的靜止水位標高為911m。在回采工作面漏出的陷落柱的高度在1.2米左右，陷落柱的主要結構成分為方解石晶體，方解石的大量出現就證明了該區域一定有火成巖體，因此地下水中會含有石灰巖的溶劑物質，當地下水位下降時，在負壓影響下形成了陷落柱，當水位上升的時候水中的石灰巖溶劑的沉淀物質就會留在空隙中，久而久之就形成了就形成了方解石空洞。

2物探設計與施工

由于需要探測的地質條件比較復雜，而且還要對富水的區域范圍進行探測，因此選用物探技術中高密度電法和地質雷達對井下的實際狀況進行勘測探查，高密度電法對富水性的反應比較靈敏，可以相對準確的探測出富水的范圍，而地質雷達的使用可以更加精準的探測出地質的構造組成。

2.1地質雷達探測

在使用地質雷達進行探測勘察的時候，主要的工作原理是通過發射天線發射出高頻短脈沖電磁波[1]，在傳播的過程中發射出的電磁波如果遇到地質條件存在差異的情況時就會發生反射，而反射的信號最終是由接受天線進行接收。然后就可以根據電磁波的實際反射情況對地質進行探測分析，主要的分析電磁波的接收時間、強度以及電磁波的形狀，然后就可以根據相應的分析結果來判定地質的形態、電導性以及主要位置，從而完成對地下隱蔽目標的探測工作。在使用地質雷達對4371工作面下的地質結構進行探測時根據煤礦的實際情況選用了100Mz天線。然后在巷到底板的位置設置長度為35米的兩條測線，探測的起點位置在80號和81號之間。1號測線距離停采區域的位置有4米，而2號測線距離停采區域的位置有1米，天線之間保持1米的距離。

2.2高密度電法探測

使用高密度電法對礦井下的地質結構進行探測時主要是利用地層內部巖石和土壤的導電差異性[1]。對地質結構進行探測的時候先將直流電導入地下，隨著供電機的距離不斷增大，向地下導入的電流也在不斷的加深。因此就可以通過電極測試獲取圍巖以及地質結構的電性差異，再根據檢測的這些差異來分析地質結構的橫向電阻變化信息以及縱向電阻變化信息，最后對這些檢測到的信息進行分析，從而獲取地質結構信息。使用高密度電測法對礦井進行布置測線，檢測線的長度在210米左右，在檢測線上設置了70個電極，每個電極之間的相隔距離為3米，使用α排列法來分析中祥和水平方向的陷落柱變化特征。

3探測成果

3.1地質雷達探測成果

使用地質雷達物探得到的1號測線和2號測線的成果如圖1和圖2所示。

根據圖1和圖2 的剖面成果圖可以看出，陷落柱直徑的變化為越往下直徑越大，對板底以下的影響范圍也在不斷的增加。在進行探測的時候進入陷落柱中的少部分能量被反射了回來，而絕大部分的能量都已被吸收，因此可以判定陷落柱內部會出現富水的情況，同時伴有部分堆積的亂石。

3.2高密度電法探測成果

先對使用高密度電法采集到的數據進行處理和分析，得到了圖3所展示的巷道電阻率色譜斷面圖，在圖中探測的深度用縱向坐標表示，巷道的方向用橫向坐標表示，統一的單位為米，使用高密度電法探測的最大深度在25米左右。

根據以上的巷道電阻率色譜斷面圖可以看出，在大概在95到118米的位置存在著一處阻礙較低的物探異常區，這個異常區的整體結構上部比較窄，下部位置范圍較大，并且上端和下端相連通，異常區域和周圍的圍巖相對比其電性較差，經過相關的分析得出的結論為：異常區上部較窄的低阻區就是陷落柱的所在位置。

3.3成果解釋

對檢測采集的數據和信息進項相關分析可以得出的觀點為：使用地質雷法可以有效的探測出陷落柱內部的變化，尤其是對陷落柱巖石底邊的變化和邊界的變化探測結果較為精準。想要精準的了解陷落柱的含水情況就可以采用高密度電法進行探測。而這兩項物探技術的綜合使用可以根據檢查的結果和信息構畫出陷落柱的含水狀況。

4結語

綜上所述，證明物探技術的應用可以相對準確的判斷礦井下陷落柱的結構形狀以及富水的區域范圍，為煤礦的安全回采工作提供一定的技術支持。

參考文獻：

[1]楊承蕊.礦井物探技術在探測回采工作面導水陷落柱的應用[J].煤炭科技，2019，40（1）：74-76.

[2]焦陽，廉玉廣，李梓毓，等.綜合礦井物探技術在陷落柱探測中的應用[J].煤礦開采，2018，23（6）：16-18.

（作者單位：新汶礦業集團地質勘探有限責任公司）