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綜合物探技術在高原礦山的應用研究

2020-10-21 05:34:22苗高飛姬超
視界觀·上半月 2020年3期

苗高飛 姬超

摘? ? 要:采用槽波地震投射法和反射法,并結合無線電坑透技術對大煤溝煤礦井下工作面進行物探,查明井下工作面情況,以指導井下工作面的回采和改造工作。

關鍵詞:槽波地震? 無線電坑透技術? 大煤溝煤礦

一、大煤溝煤礦概況

大煤溝煤礦位于青海省大柴旦行委大柴旦鎮鏡內,面積3.7507km2,交通方便。構造位于柴北緣褶皺拗陷帶中段的魚卡~紅山斷陷二級構造單元內,紅山向斜南翼,地層走向近東西向。區內出露地層有侏羅系、古近系和第四系。前震旦系為煤系基底地層。主要含煤地層為中下侏羅統大煤溝組,含主要可采煤層兩層,煤層平均總厚度20.57m,結構簡單~較簡單,穩定,全區可采。原煤灰分Ad13.69~16.76%,揮發分(Vdaf)35.03~35.77%,硫分(St.d)0.19~0.32%,發熱量(Qnet,v,d)平均26.13MJ/kg,均屬不粘煤類,可作動力用煤。綜合評定的礦井地質類型為中等。其中,構造復雜程度為中等,水文地質條件中等,含水層含水微弱。工程地質條件中等,煤層頂底板軟巖發育,穩定性差,易發生冒頂和底鼓。煤塵具有爆炸危險性,煤層易自燃,瓦斯含量低。

二、測區概況

目標測區為F211070工作面,F211070工作面位于大煤溝煤礦礦井一水平東翼中部,南鄰F211050采空區,北鄰F211090設計工作面,西鄰井筒保護煤柱,東鄰井田邊界。工作面設計長度平均764 m、寬約213 m,可采儲量約125萬t,標高+3220~+3385m,采深約277m。工作面所采煤層為侏羅系下統大煤溝組F2煤層,煤層厚度4.2~10.7m,平均煤厚6m;煤層傾向S;傾角約17°;煤層結構簡單。F2煤層偽頂為灰色泥巖、鋁土質泥巖,厚0.3~4.5m;直接頂為砂巖,夾泥巖、細礫巖。直接底為泥巖、細砂巖。F2煤層在F1煤層下部,兩層煤夾層為泥巖,厚約2.5m。F2煤層厚度15~20m,平均煤厚18m。F2煤層直接底板為碳質泥巖,厚約2m。工作面對應地表為山地,地形復雜,沖溝發育,無水體和村莊,標高為+3564m~+3600 m。F211070工作面上巷中部揭露一條逆斷層,傾角74°,落差21.5米。地質條件較復雜。

三、槽波勘探設計與施工

(一)槽波勘探設計

1 炮孔設計

本次槽波地震勘探采用的激發震源為炸藥類型,藥量300g,使用1段雷管引爆。在F211070工作面上巷下幫設計炮孔41個,孔距10m;工作面下巷上幫設計炮孔10個,孔距40m;風井靠近F211070工作面一側設計炮孔8個,孔距20m。

2 檢波器孔

采集儀器為SUMMIT II Ex型防爆槽波地震儀,其檢波器有“X、Y”2個分量,瞬時動態范圍≥120 dB,能夠高保真地記錄槽波信號。在F211070工作面下巷上幫設計施工檢波器孔共20個,孔距10m;風井靠近F211070工作面一側設計施工檢波器孔共4個,孔距40m。

(二)槽波勘探施工情況

本次槽波勘探工程設計炮點59個,檢波點24個,實際施工炮點51個,檢波點22個。其中,9#炮孔未施工,26#、 35#炮孔為廢炮,37#~41#炮因設備電池用盡未能采集有效數據;檢波點1#、20#因設備故障未能采集有效數據。另外,18#~21#炮孔位于F1煤層;22#~26#炮孔為巖孔,位于F2煤層頂板。

四、無線電坑透設計與施工

(一)無線電坑透設計

本次無線電波透視勘探采用透射CT交繪法(定點法)進行施工,由于F211070工作面寬度超過200m,先采用0.5MHz進行穿透試驗,接收數據不穩定,后改用0.3MHz進行穿透試驗,可以較穩定地接收到數據,電磁場強度一般>20dB。上巷設計測點40個,下巷設計測點40個。設計發射點距為50m,接收點距為10m,每個發射點對應接收點數為5~15個,一般為11個。F211070工作面發射點共計18個。

(二)無線電坑透施工情況

無線電波坑透勘探按50m間距,實際完成18個發射點。由于F211070工作面煤厚相對穩定,接收到的坑透電磁波信號較好。

五、結論

綜合F211070工作面槽波與坑透勘探成果,結合已揭露地質資料,綜合物探成果如下:在測區范圍內存在兩條斷層。上巷揭露的落差21.5m斷層向下巷延伸,并趨于尖滅,延伸長度214 m(平面投影距離),如圖1所示。有一條小斷層與上述斷層伴生,兩條斷層延展方向近平行。

作者簡介:苗高飛(1985-),男,漢族,助理工程師, 現在義海公司大煤溝露天礦負責安全生產和地質測量相關工作。

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