綜合物探技術在羊東礦8468 工作面的應用分析

王占禮

（冀中能源峰峰集團有限公司 羊東礦，河北 邯鄲 056001）

1 概 況

羊東礦8468 工作面為4 號煤綜采工作面（圖1），標高為-650—-710 m，運料巷長為660 m，溜子道長690 m，采寬90 m。該工作面地質條件較復雜，煤巖層走向為N53°W～N84°E，傾角2°～28°，平均14°，煤層厚度1.20～1.96 m，平均厚度1.3 m，煤層穩定，結構簡單。

圖1 羊東礦8468 工作面物探施工平面圖Fig.1 Plane of geophysical exploration construction in No.8468 face of Yangdong mine

該工作面開采煤層頂板為野青灰巖含水層，含水層富水性弱，隨巷道掘進揭露以滴淋水形式可逐漸疏干，一般不會對正常掘進造成影響。底板含水層依次為伏青灰巖含水層、大青灰巖含水層、奧灰含水層。伏青含水層近3 a 最高水位為-605 m，根據工作面周邊809 號鉆孔資料分析，距野青煤層最小間距29.56 m。大青含水層近3 a 最高水位為-360 m，根據工作面周邊809 號鉆孔資料分析，該含水層與野青煤層最小間距70.53 m。奧灰含水層近3 a 最高水位為+136 m，根據井田煤系地層綜合柱狀圖資料分析，該含水層與野青煤層最小間距115.55 m。

2 目的任務

為滿足回采安全需要及相應煤礦生產規定，提出以下探測任務。

（1） 運用井下無線電波坑道透視技術探測8468 工作面內影響幅度大于1/2 煤厚的隱伏構造的分布情況。

（2） 運用井下電測深技術探測溜子道底板下120 m 以淺巖層含水異常體的分布情況。

（3） 運用瞬變電磁技術查明8468 工作面內部及外幫60 m 水平范圍內、底板下120 m 以淺垂向范圍內含水異常體的分布情況。

根據以上工作面地質條件及需要解決的問題，采用了無線電波坑道透視、電測深、瞬變電磁3 項物探技術，形成綜合物探解釋。對8468 工作面內部構造和工作面內部及外幫60 m 水平范圍內、底板下120 m 以淺垂向范圍內含水異常體的分布情況進行綜合探測。

3 儀器設備選型

物探設備的選型主要依據的是圈定工作面的地質情況，該工作面施工范圍內，工作面長675 m，寬度平均約為80 m，據此選定的物探儀器設備選型及參數見表1。

表1 物探儀器設備選型及參數Table 1 Selection and parameters of geophysical exploration instrument and equipment

4 工作設計

4.1 無線電波坑道透視

設計探測范圍為8468 整個工作面。該工作面平均長675 m，沿軌道巷、溜子道分別布置發射點14 個，共計28 個。發射點間距50 m，每個發射點接收15 個點，接收點間距10 m，接收點共計420 個。

4.2 電測深

探測區域為8468 工作面溜子道，長690 m，布置測深點36 個，測點間距20 m，物理測深120 m，測量極距步長5 m。

4.3 瞬變電磁

此次瞬變探測測線布置在溜子道、原8468 溜子道和切眼，溜子道長690 m，原8468 溜子道長1 000 m，切眼長90 m，切眼超前一組。此次瞬變電磁共完成多角度測線長1 850 m。運料巷為原8470 工作面運料巷，已做瞬變電磁探測工作。

溜子道：探測角度為里幫0、-20°、-40°、-60°、-80°，外幫-30°、-60°，共7 個角度，測點間距10 m。

原溜子道：探測角度為外幫-30°、-50°、-70°，共3 個角度。

超前探測：在切眼設計瞬變電磁超前探測1組，探測范圍為溜子道切眼處向外90°范圍，探測角度為垂向0、-20°、-40°、-60°，共4 個角度。

切眼：探測角度為垂向0、-20°、-40°、-60°，共4 個角度。

8468 工作面瞬變電磁側向探測角度示意如圖2 所示。

圖2 8468 工作面瞬變電磁側向探測角度示意Fig.2 Lateral detection angle of transient electromagnetic in No.8468 face

5 現場條件

溜子道：金屬錨網支護，里幫皮帶、3 趟鐵管距底板約1 m；外幫5 細4 粗電纜距底板約1.5 m。

運料巷：金屬錨網支護，巷中道軌，外幫掛有管路，里幫有電纜若干。

切眼：金屬錨網支護，靠近里幫有溜子道。

原8468 溜子道：巷道寬約2 m，高2 m，錨網支護，外幫掛有電纜，軌道靠近外幫，皮帶靠近里幫，里幫掛有管路、風筒。

6 資料成果解析

6.1 無線電波坑道透視

依據現場數據，繪制8468 工作面無線電波坑道透視實測場強解析曲線圖（圖3），圖中標記了施工平面圖中發射點位置點號，橫坐標標記為接收點相對位置，縱坐標數值為實測坑透場強值H（dB）。

此次探測工作面寬90 m，坑透探測實測數據整體偏低，運料巷1 號和6 號發射點巷道為巖巷，實測數據和其他發射點接收數據接近，工作面內斷層發育，實際揭露斷層多，構造復雜。依據圖3 結合地質資料揭露情況，共圈定4 處異常區（KT1～KT4），具體位置及分析如下。

圖3 8468 工作面無線電波坑道透視實測場強解析曲線圖Fig.3 Analytical curve of radio wave tunnel perspective field strength in No.8468 face

KT1：靠近運料巷，位于工作面運料巷測點3號～10 號，向工作面內延伸，異常區附近斷層F70-2 和F70-3 揭露，分析為斷層向工作面內延伸所致。

KT2：靠近運料巷，位于工作面運料巷測點3號～10 號，向工作面內延伸，異常區附近斷分布密集，F70-4～F70-10 揭露，分析為斷層向工作面內延伸所致。

KT3：靠近運料巷，位于工作面運料巷測點17 號～45 號，向工作面內延伸，異常區附近斷分布密集，測點43 號～44 號揭露有斷層F70-12落差6 m，同時揭露斷層有F70-11、F70-13 ～F70-18，分析為斷層向工作面內延伸所致。

KT4：靠近溜子道，位于工作面溜子道測點37 號延伸至切眼測點6 號，向工作面內延伸，溜子道37 號測點處揭露斷層F68-3，落差2.5 m切眼處揭露斷層F68-7，落差1.3 m，溜子道揭露斷層有F68-4 ～F70-6，分析為斷層向工作面內延伸所致。

6.2 電測深

經過專業的數據處理軟件處理，形成8468 工作面電測深解析曲線圖（圖4）。圖中視電阻率對數等值線分布均勻，絕對值相對較大，據此說明巷道底板巖層整體富水性相對較弱，存在相對較大的富水區可能性較低，故電測深沒有圈定相對低阻異常區。

圖4 8468 工作面電測深解析曲線圖Fig.4 Analytical curve of electrical sounding in No.8468 face

6.3 瞬變電磁

瞬變電磁采集到的數據首先進行預處理，然后采用專用的TEMINT 處理軟件，對原始二次磁場數據處理，后將數據信息轉換為電位信號。然后再經過預處理—畸變校正—全程視電阻率反演計算—二維剖面成像等處理過程，獲得“深度—視電阻率對數”二維數據體，最后繪制瞬變電磁電阻率對數等值線斷面圖（圖5），經分析后得出以下結論。

圖5 8468 工作面瞬變電磁電阻率對數等值線斷面圖Fig.5 Section diagram of transient electromagnetic resistivity logarithmic isoline in No.8468 face

（1） 此次瞬變電磁探測，從原始數據反演后分析確定，有效數據成圖解析距離為150 m，數據盲區為20 m。

（2） 結合瞬變電磁探測成果圖及礦方水文地質資料，瞬變電磁未圈定相對低阻異常區。

7 結 論

通過綜合物探技術，坑透圈定了4 處地質異常區；電測深、瞬變電磁未圈定相對低阻異常區。礦方在此基礎上有針對性的進行了鉆探驗證，并組織了物探工程項目驗收。在分析相應資料后，得出以下幾點結論。

（1） 坑透圈定的4 處異常區，均為斷層向8468 工作面內的延伸所致。圈定的長度、范圍等基本和斷層實際發育情況一致，取得了良好的探測效果，為其他工作面坑透工作頻率選定、發射點設置等提供了充分的依據。

（2） 坑透工作減少了不確定地質構造對8468工作面回采安全的影響，為煤礦節約了煤炭資源，提高了生產效率，保證了工作面回采中對地質構造的提前準備和預測的技術條件。

（3） 瞬變電磁和電測深均未圈定相對低阻異常區，這是在結合礦方鉆探、水文地質等資料以及現場施工條件的基礎上，同時也考慮了鄰近工作面物探成果資料做出的綜合分析結果。這種不局限于工作面物探資料的綜合分析的方式方法，對減少異常的錯報和漏報有重要的作用，減輕了煤礦的鉆探施工工作量。