TRT 預(yù)報(bào)技術(shù)指導(dǎo)新安煤礦探放水施工應(yīng)用實(shí)踐

馮 波

（棗莊礦業(yè)集團(tuán)新安煤業(yè)有限公司，山東 棗莊 277642）

新安煤礦井田區(qū)域河流縱橫交錯(cuò)，部分區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育、裂隙、巖溶空洞發(fā)育。復(fù)雜的地質(zhì)條件給巷道掘進(jìn)施工帶來(lái)了較大的施工風(fēng)險(xiǎn)。

TRT 超前地質(zhì)探測(cè)技術(shù)在我國(guó)很多工程中都有成功的應(yīng)用[1-3]。該探測(cè)技術(shù)使用方便，探測(cè)時(shí)間短，探測(cè)可靠性高。探測(cè)成果圖為三維成果，相比其他的探測(cè)技術(shù)，分析的成果更加立體，可以更好地判斷異常體的發(fā)育范圍和發(fā)育位置[4-5]。

本文以新安煤礦3#煤層正在掘進(jìn)的巷道為工程背景，以掘進(jìn)巷道其中一次施工為例，利用TRT 探測(cè)技術(shù)對(duì)該區(qū)域的含水體進(jìn)行探測(cè)，利用探測(cè)成果指導(dǎo)探放水施工，來(lái)有效解決施工時(shí)存在的水害風(fēng)險(xiǎn)，保障施工安全，減少無(wú)效鉆孔時(shí)間，提高工期。

1 工程水文地質(zhì)

1.1 水文情況

施工巷道為新安煤礦3#煤層正在掘進(jìn)的運(yùn)輸巷，巷道為馬蹄形巷道，長(zhǎng)5.4 m、寬3.65 m。3#煤層開(kāi)采冒裂帶高度波及到上侏羅統(tǒng)一段砂礫巖含水層、石灰?guī)r裂隙以及巖溶含水層。突水原因主要是由于巷道開(kāi)挖造成的，由于斷層之間的相互作用使原本沒(méi)有關(guān)聯(lián)的含水構(gòu)造產(chǎn)生了相關(guān)的水力聯(lián)系，致使水文地質(zhì)條件復(fù)雜化。降深比擬法預(yù)測(cè)正常涌水量為167.5 m3/h。根據(jù)生產(chǎn)資料顯示，在施工過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)多次小規(guī)模突水情況，但危害較小，屬于中等類型。

1.2 地質(zhì)情況

根據(jù)資料以及煤礦生產(chǎn)揭露情況來(lái)看，施工區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜，軟巖破碎段發(fā)育，探測(cè)區(qū)域內(nèi)主要以石灰?guī)r、泥巖、細(xì)粒砂巖為主，由于受酸性水的影響區(qū)段內(nèi)也存在一定數(shù)量的巖溶空洞。

2 探測(cè)技術(shù)原理

TRT 技術(shù)是利用地震波在探測(cè)介質(zhì)中傳播的透射與反射現(xiàn)象來(lái)反映探測(cè)巖體中不良地質(zhì)體的位置、范圍。在使用時(shí)，利用地震波激發(fā)錘錘擊巖體產(chǎn)生地震波，波在巖體中傳播時(shí)再遇到異常體時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射和透射現(xiàn)象，反射回來(lái)的波被接收器接收，再由設(shè)備主機(jī)輸出探測(cè)三維成果圖[6]。

3 工程應(yīng)用實(shí)例

3.1 測(cè)線布置

選用的TRT 設(shè)備為目前應(yīng)用比較成熟的TRT6000 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，包括傳感器、主機(jī)、激發(fā)錘以及數(shù)據(jù)采集和分析軟件。在4 個(gè)橫截面上共布設(shè)10 個(gè)傳感器，每個(gè)橫截面之間距離5 m，通過(guò)膨脹螺絲將傳感器固定在墻壁和頂部，用速凝水泥進(jìn)行兩者間的耦合。震源點(diǎn)在左右兩側(cè)各布置兩排，第一排距離掌子面1.5 m 布置，每排布置3 個(gè)，使用8 磅重的鐵錘激發(fā)地震波。傳感器布置及相關(guān)參數(shù)如圖1、圖2 所示。

圖1 測(cè)線布置

3.2 成果分析

由于該區(qū)域地下水比較發(fā)育，對(duì)波有一定的衰減作用，因此判定有效距離為80 m 以保證可靠性。三維探測(cè)成果如圖3 ～圖5 所示。

圖4 探測(cè)成果左視圖

根據(jù)以上解譯成果圖可以得出：該80 m 預(yù)報(bào)區(qū)域總體上軟巖破碎帶較多，地下水復(fù)雜，巖溶比較發(fā)育。該段具體地質(zhì)情況如表1 所示。

圖5 探測(cè)成果立體圖

表1 探測(cè)區(qū)域情況表

4 指導(dǎo)施鉆情況

選用ZDY-1250 型礦用鉆機(jī)，孔徑為Φ76 mm，鉆孔水平深度為30 m。施工時(shí)每循環(huán)均在掌子面中間位置進(jìn)行一次鉆孔，為取芯孔，其余鉆孔根據(jù)TRT 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)分解結(jié)果進(jìn)行合理分配。具體施鉆情況如圖6 所示。

圖6 鉆孔布置圖

根據(jù)該探測(cè)區(qū)段開(kāi)挖過(guò)程的資料顯示，施工過(guò)程中未出現(xiàn)突水透水情況，含水異常體及破碎帶發(fā)育位置與預(yù)報(bào)位置高度一致。

5 結(jié)論

（1）工程實(shí)踐證明，TRT 超前探測(cè)技術(shù)對(duì)地質(zhì)條件復(fù)雜、地下水發(fā)育以及巖溶區(qū)發(fā)育的地質(zhì)體探測(cè)效果好，可靠性較高，其三維成果分析比其他技術(shù)對(duì)不良地質(zhì)體的空間位置及范圍判斷更加準(zhǔn)確。

（2）探放水鉆孔結(jié)果顯示，根據(jù)TRT 探測(cè)成果分析得到的巖體情況確定的探放水施鉆位置具有高度的可靠性，使探放水施鉆更加科學(xué)合理，減少了無(wú)效鉆孔，提高了鉆孔利用率，保證了安全高效的施工。

表2 施鉆情況表