物探鉆探結(jié)合法在煤礦防治水中的應(yīng)用

摘 要：利用瞬變電磁這種物探方法對(duì)工作面周邊區(qū)域進(jìn)行探測(cè)，對(duì)探測(cè)的異常區(qū)域再進(jìn)行針對(duì)性的打鉆驗(yàn)證，為煤礦水害防治提供可靠的水文地質(zhì)資料，并分析評(píng)價(jià)某一地質(zhì)區(qū)域巖層的富水性，通過(guò)實(shí)施井下瞬變探測(cè)、能有效地查出隱患區(qū)域，為水害治理提供準(zhǔn)確定位，實(shí)現(xiàn)水害防治工作由被動(dòng)的“治”，轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的“防”。實(shí)現(xiàn)了防治水工作理念上的新突破。

關(guān)鍵詞：瞬變電磁;鉆探;涌水量

1、瞬變電磁儀的基本原理

YCS512礦用本安型探水儀由發(fā)射和接收兩部分組成。二者均是完全不接地，也不共地的兩套獨(dú)立系統(tǒng)，二者之間的同步是光耦合連接，而發(fā)、收探測(cè)信號(hào)則是電場(chǎng)耦合。儀器由CPU控制發(fā)射電路產(chǎn)生所選頻率雙極性的一次激勵(lì)場(chǎng)，形成向地下發(fā)射煙圈狀電場(chǎng)，當(dāng)一次激勵(lì)場(chǎng)遇到不均勻?qū)щ娊橘|(zhì)時(shí)隨深度增加形成不斷擴(kuò)大的一次渦流場(chǎng)。

一次激勵(lì)場(chǎng)停止后，一次渦流場(chǎng)衰減過(guò)程中形成的二次場(chǎng)也以煙圈狀向上輻射，形成如圖1所示虛線煙圈形狀，接收線圈接收到返回的不均勻?qū)щ娊橘|(zhì)感應(yīng)渦流產(chǎn)生的二次場(chǎng)信號(hào)，然后由儀器處理并儲(chǔ)存，完成一個(gè)測(cè)點(diǎn)。收發(fā)線圈向前移動(dòng)，如圖1中右側(cè)圖所示，又測(cè)得一個(gè)點(diǎn)的曲線，依次類推，完成全部測(cè)線的探測(cè)。

2、傳統(tǒng)方法與綜合治理法的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1、傳統(tǒng)方法治理水害

按照傳統(tǒng)的探放水方法直接在工作面的巷道內(nèi)施工探放水鉆孔。由于巷道周邊積水情況不清楚，只能在工作面前方及上方均勻布置施工探放水鉆孔，對(duì)疑似隱患區(qū)域進(jìn)行打鉆探放。如此打鉆工程量是巨大的，而且鉆孔的施工時(shí)間也是漫長(zhǎng)的。并且由于沒(méi)有周邊舊區(qū)舊巷的地質(zhì)資料，鉆孔的施工比較盲目，鉆孔打中隱患區(qū)積水的概率并不高。水患治理并不徹底。這樣就為工作面的施工留下了安全隱患。

2.2、物探與鉆探的綜合治理法

為了査明三水平中部區(qū)皮帶下山施工巷迎頭周邊巖層的賦水性情況，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，針對(duì)該巷道迎頭前方、上方、側(cè)面進(jìn)行多角度全方位瞬變電磁探測(cè)，轉(zhuǎn)換不同角度可探測(cè)掘進(jìn)頭前方或側(cè)方一定范圍內(nèi)的電阻率分布，根據(jù)電阻率分布情況推斷巷道周邊是否存在含水異常體。針對(duì)該巷道共施工三個(gè)扇形探測(cè)其中兩個(gè)縱扇形，一個(gè)橫扇形（布置圖如下）。每個(gè)扇形13個(gè)方向，夾角均為15°。

通過(guò)物探結(jié)果得知兩個(gè)縱扇形上方0-20m低阻明顯異常呈深藍(lán)色（與標(biāo)尺最下端顏色相對(duì)應(yīng)），此異常應(yīng)為含水導(dǎo)致。迎頭正向橫扇形有較弱低阻異常，此異常應(yīng)為上方含水波及導(dǎo)致前方潮濕所致，范圍為10-30m。

針對(duì)物探解釋的相對(duì)低阻區(qū)域，在三水平中部區(qū)皮帶下山迎頭位置設(shè)計(jì)了3個(gè)探放水鉆孔，該鉆孔一方面作為水文孔進(jìn)行探放水，另一方面作為地質(zhì)孔控制地質(zhì)層位。鉆孔施工過(guò)程中，其中一個(gè)鉆孔最大出水量達(dá)到8m3/h。此涌水量持續(xù)兩個(gè)月，共放水11520m3，后期為了順利排水，在此巷道迎頭左側(cè)施工了一條放水巷，將涌水量降到2m3/h，此涌水量持續(xù)7個(gè)月，共放水10080m3，此巷道到目前為止共放水21600m3。打鉆期間發(fā)現(xiàn)鉆孔內(nèi)有涌水并伴有強(qiáng)烈H2S氣體的臭雞蛋氣味后，技術(shù)人員立即進(jìn)行地質(zhì)對(duì)照，發(fā)現(xiàn)該巷道周圍并無(wú)舊巷、采空區(qū)，技術(shù)人員繼續(xù)查找老圖及版圖，結(jié)果在地質(zhì)版圖上發(fā)現(xiàn)一條舊巷（粉色巷道為對(duì)照后舊巷）。該舊巷為1988年巷道，冒落嚴(yán)重，已封閉，閉前涌水量為10m3/h。

3、傳統(tǒng)鉆探方案和物探、鉆探結(jié)合方案治理水害情況對(duì)比

通過(guò)對(duì)比兩種水害治理方法可知，傳統(tǒng)鉆探方案鉆孔的施工比較盲目，鉆孔打中隱患區(qū)積水的概率并不高，浪費(fèi)了大量人力物力財(cái)力。

采用物探加鉆探的方法后，鉆探施工更有方向性與目的性，準(zhǔn)確性、可靠性較高。使得探放水鉆孔的施工進(jìn)尺大幅減少，比采用傳統(tǒng)的探放水鉆孔方法少施工大量鉆孔，節(jié)約了水害治理時(shí)間，為煤礦減少了大量的經(jīng)濟(jì)投入。

4、物探、鉆探結(jié)合方案治理水害的優(yōu)點(diǎn)與總結(jié)

采用物探加鉆探技術(shù)手段以后，帶來(lái)了水害防治方式及理念的轉(zhuǎn)變。在采用瞬變電磁探技術(shù)手段以前，傳統(tǒng)鉆探探測(cè)受技術(shù)手段的限制，很難提前發(fā)現(xiàn)造成突水的突水水源及導(dǎo)水通道，只能是加強(qiáng)突水災(zāi)害發(fā)生后的水害“治”理;采用瞬變電磁勘探技術(shù)手段以后，能夠提前發(fā)現(xiàn)造成突水的突水水源及導(dǎo)水通道，提前封堵造成突水的導(dǎo)水通道，化解突水威脅，由原先的“治理突水”，轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的“防止突水”，防治水工作實(shí)現(xiàn)了由被動(dòng)的“治”轉(zhuǎn)変為主動(dòng)的“防”，大大地減少了突水災(zāi)害造成的損失，取得了更好的水害防治效果，實(shí)現(xiàn)了防治水工作理念的突破。

5、瞬變電磁法的推廣應(yīng)用前景

礦井各類水害齊全，井下生產(chǎn)均面臨者松散層含水、煤層頂?shù)装迳皫r裂隙水、斷層帶導(dǎo)水等突水威脅。通過(guò)實(shí)施井下瞬變電磁探測(cè)并結(jié)合鉆探探放。有針對(duì)性的進(jìn)行鉆探驗(yàn)證，提前對(duì)煤系砂巖地層富水區(qū)進(jìn)行打鉆疏放，可有效避免巷道集中出水事故的發(fā)生。能有效地查出本礦井下面臨的水害威脅，及時(shí)有效的針對(duì)異常區(qū)進(jìn)行探放水工作。為水害治理提供準(zhǔn)確定位，實(shí)現(xiàn)了鉆探從盲目到有的放矢的轉(zhuǎn)變。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及相關(guān)從業(yè)人員的研究，井下綜合物探技術(shù)應(yīng)用會(huì)越來(lái)越純熟，準(zhǔn)確性會(huì)越來(lái)越高，應(yīng)用范圍會(huì)越來(lái)越廣。

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作者簡(jiǎn)介：

李春洋，男，中級(jí)工程師 ，2011年畢業(yè)于黑龍江科技學(xué)院，專業(yè)為資源勘查，現(xiàn)在振興礦地測(cè)大隊(duì)從事物探工作。