綜合探測技術在巷道超前探測中的應用

董一鵬

（晉能控股煤業集團公司晉華宮礦，山西 大同 037016）

工作面回采過程中，對工作面水害情況了解不夠透徹，嚴重影響工作面回采安全[1-3]。傳統探放水鉆孔施工工程量大，且存在探水盲區，無法滿足工作面水害整體防治要求[4-8]。

晉華宮煤礦8714工作面運輸順槽和回風順槽掘進過程中，存在涌水異常的現象，工作面中間位置水害情況無法把握。為解決以上問題，現采用綜合物探的方法對工作面水害情況進行探測研究。

1 礦井及8714工作面水文地質概況

晉華宮煤礦隸屬于山西大同煤業有限公司，礦井可采存儲量為1.5億t，屬于高瓦斯礦井。目前礦井開采至307盤區，8714工作面為備采工作面。8714工作面走向長1560 m，傾向長196 m，所采煤層為12-2#層，距離上覆11#煤層平均距離25 m。12-2#煤層平均厚度4.5 m，平均傾角5°，煤層直接頂板為細砂巖，平均厚度2.7 m。根據水文地質報告可知，12-2#層307盤區灰巖水位900 m，工作面帶壓0.8 MPa，隔水層厚度29.17 m，最大突水系數為0.006～0.034 MPa/m，低于0.06 MPa/m。一般情況下，含灰巖溶水不會底板突水，突水危險性較小。

工作面區域存在4個斷層。其中，F1斷層為正斷層，斷距2.5 m，傾角70°，距離切眼253 m；F2斷層為正斷層，斷距1.7 m，傾角65°，距離切眼353 m；F3斷層為正斷層，斷距0.3 m，傾角60°，距離切眼964 m；F4斷層為正斷層，斷距0.5 m，傾角60°，距離切眼984 m。8714運輸巷和回風巷掘進至F4斷層時出現涌水量異常的現象，最大涌水量0.6 m3/h。

2 8714工作面水害物探及結果分析

為研究8714工作面水害情況，現采用物探的方法對8714工作面水害情況進行探測分析。采用的物探儀器為WKT礦用本安型無線電波坑道透視儀。由于不同介質對電磁波能量的吸收存在差異，根據相關研究可知，電阻率低的介質對電磁波的吸收作用較大，當巖層介質中存在斷層、含水層等情況時，對電磁波會出現折射或反射的情況，從而導致電磁波能量損耗。WKT礦用本安型無線電波坑道透視儀正是利用不同介質中電磁波信號傳輸差異性原理對巖層中地質構造、含水層等情況進行物探研究，通過發射電磁波信號，然后對電磁波信號進行接收，對衰減情況進行反演分析，最終得出巖層中水文地質情況及構造情況。

物探過程如下：

（1）布置測點：分別在8714工作面運輸順槽布置信號發射點，8714回風巷布置信號接收點，發射點和接收點間距均為10 m。

（2）數據采集：8714運輸順槽測點為發射信號點，8714回風巷為接收點，對接收的數據進行儲存。

測點布置情況如圖1。通過對探測數據進行反演分析，得出8714工作面電磁波吸收系數等值線圖如圖2。

圖1 8714工作面坑透測點布置圖

圖2 8714工作面坑透吸收系數等值線圖

根據圖2物探結果可知，距離切眼210 m位置點、450 m位置點存在電磁波衰減異常現象，推測其中存在水害情況。其中距離切眼210 m位置區域存在電磁波衰減異常區域較大，推測出現以上情況主要原因為存在較大裂隙帶，同時充水導致信號異常區域擴大。對于兩個區域是否存在水害及水量大小無法確定，需要進行鉆探驗證。

3 8714工作面鉆探驗證

為確定坑透效果，現分別在距離切眼210 m位置點、450 m位置點施工鉆孔，對水量進行觀測。鉆孔設計如圖3，鉆孔參數見表1。

圖3 驗證孔設計圖

表1 鉆孔參數表

不同鉆孔涌水量情況如圖4。

圖4 鉆孔涌水量統計圖

由圖4可以看出，距離切眼450 m位置點不存在水害情況，電磁波吸收數據異常主要由于該區域存在斷層構造，斷層構造斷距較大，出現電磁波異?，F象。距離切眼210 m位置水量較多，最大涌水量0.58 m3/h，經過12 h的放水作業，鉆孔涌水量降低到0.11 m3/h。1#鉆孔、2#鉆孔僅僅為驗證孔，依舊無法滿足探放水需要，該區域可能依舊存在大量水，因此需要進一步補充鉆孔進行探放水作業。3#

鉆孔和4#鉆孔涌水量較少，經過12 h的放水，最終沒有水涌出，因此推測該區域無水害危險性。水害主要位置點位距離切眼210 m位置點，后期補充探放水鉆孔，工作面回采前做好超前治理措施。

4 結語

運用物探技術對8714工作面水害情況進行探測，使用鉆探方法進行驗證，得出以下結論：

（1）8714工作面區域含水層水害影響較小，區域內存在4個斷層構造，會產生導水通道，影響工作面安全生產。

（2）WKT礦用本安型無線電波坑道透視儀探測結果顯示，距離8714工作面切眼210 m位置點、450 m位置點存在信號異常，可能存在水害隱患。

（3）在8714工作面切眼210 m位置點、450 m位置點施工鉆孔并進行涌水量觀測，結果顯示210 m位置點水量較多，450 m位置點水量較少，基本無水害影響，為工作面防治水提供了水文地質依據。