九龍礦井下物探方法參數臨界值研究

高 飛

（1.河北煤炭科學研究院有限公司，河北 邢臺 054000；2.河北省礦井物探工程研究中心，河北 邢臺 054000）

電性差異為基礎的電法勘探是物探工作中的重要方法，廣泛應用于煤礦井下物探。具體到煤礦一般根據探測目的、地質條件及現場工作環境選用最佳的探測方法、設備和工作設計進行施工。

九龍礦位于河北省邯鄲市西南部，可采煤層下伏主要含水層有野青灰巖含水層、伏青灰巖含水層、大青灰巖含水層、奧陶系灰巖含水層，其中奧灰為最主要含水層，也是工作面回采突水威脅最大的含水層。

1 探測方法

九龍礦根據現場條件及解決問題的需要，常采用瞬變電磁、無線電波坑道透視、電測深、幅頻電透視等綜合物探技術，對工作面內部構造和工作面底板下一定范圍內含水異常體的分布情況進行綜合探測。

1.1 瞬變電磁

探測區域在15445N、15449S、15245S、15247S和15252 五個工作面。

15445 N 工作面低阻異常區剖面如圖1 所示。

圖1 15445N 工作面低阻異常區剖面示意Fig.1 Profile of low resistivity anomaly area in No.15445N face

15445 N 工作面瞬變電磁電阻率對數范圍在0.4～2.1，結合鉆探資料，圈定一處相對低阻異常區，臨界值選定0.75。

15449 S 工作面瞬變電磁電阻率對數等值線斷面如圖2 所示。

圖2 15449S 工作面瞬變電磁電阻率對數等值線斷面圖Fig.2 Logarithmic contour section of transient electromagnetic resistivity in No.15449S face

15449 S 工作面瞬變電磁電阻率對數范圍在-0.45～1.9，結合鉆探資料，在探測范圍內未圈定相對低阻異常區，在所有測線探測成果圖上，沿探測方向60 m 附近存在1 條帶相對低阻區，結合以往解析經驗和巷道內探測環境條件分析，該條帶異常為儀器線框互感、巷道內線狀金屬物體如金屬管路、電纜等的綜合影響反應，非含水異常體反映。除此之外，電阻率對數等值線呈規律性分布，探測范圍內沒有明顯大的低阻異常區顯示，說明整體上巖層含水性比較弱，不存在明顯較大的含水地質異常體。

15245 S 工作面瞬變電磁電阻率對數范圍在0～2.5，結合鉆探資料圈定一處相對低阻異常區，臨界值選定0.75。15245S 工作面瞬變電磁超前電阻率對數等值線斷面如圖3 所示。

圖3 15245S 工作面瞬變電磁超前電阻率對數等值線斷面圖Fig.3 Logarithmic contour section of transient electromagnetic advanced resistivity in No.15245S face

15247 S 工作面瞬變電磁電阻率對數范圍在-0.25～1.8，結合鉆探資料，在探測范圍內未圈定相對低阻異常區，電阻率對數等值線呈規律性分布，探測范圍內沒有明顯大的低阻異常區顯示，說明整體上巖層含水性較弱，不存在明顯大的含水地質異常體。15247S 工作面瞬變電磁超前電阻率對數等值線斷面如圖4 所示。

圖4 15247S 工作面瞬變電磁電阻率對數等值線斷面圖Fig.4 Logarithmic contour section of transient electromagnetic resistivity in No.15247S face

15252 工作面瞬變電磁超前電阻率對數等值線斷面如圖5 所示。15252 里塊工作面瞬變電磁電阻率對數范圍在-0.75～2.7，結合鉆探資料，在探測范圍內未圈定相對低阻異常區，電阻率對數等值線呈規律性分布，探測范圍內沒有明顯大的低阻異常區顯示，說明整體上巖層含水性較弱，不存在明顯大的含水地質異常體。

圖5 15252 工作面瞬變電磁電阻率對數等值線斷面圖Fig.5 Logarithmic contour section of transient electromagnetic resistivity in No.15252 face

綜合以上5 個工作面瞬變電磁工作，得出以下結論。當瞬變電磁電阻率對數整體數值在0 以上時，以0.75 為臨界值，低于0.75 的區域為相對低阻異常區；當瞬變電磁電阻率對數存在負值時，以上5 組數據均不存在低阻異常區，故受數據量影響暫時不能找到此種情況下的臨界值，但該臨界值應低于-0.75；當電阻率對數等值線呈規律性分布時，電阻率將不再是唯一圈定相對低阻異常區的參數，要結合實際結論地質資料詳細分析之。

1.2 無線電波坑道透視

探測區域在15445N、15449S 和15252 里塊3個工作面。

15445 N 工作面坑透實測場強解析曲線如圖6所示。15445N 工作面煤層厚度約1.4 m，工作面寬93～148 m。工作面內共圈定2 處異常區，結合工作面巷道揭露已知地質資料和打鉆資料分析，K1為巷道揭露斷層F10 反應，落差＞煤厚，K1 范圍較大，受斷層屏蔽影響，異常區內不能排除存在其它地質構造的的可能性。K2 分析為煤層厚度變化或隱伏地質異常反映，影響規模1/2 煤厚＜H＜煤厚。

圖6 15445N 工作面坑透實測場強解析曲線Fig.6 Field strength analytical curve measured by penetration in No.15445N face

工作面寬度145 m 范圍內，接收值峰值約為55 dB，接收范圍內峰值低于55 dB 時，此范圍內應受構造影響，當接收值低于45 dB 時，構造影響15449 S 工作面坑透實測場強解析曲線如圖7所示。規模大于1/2 煤厚，下順槽37 號之后，隨著工作面寬度逐漸變窄，接收值逐漸增大，在工作面寬度為90 m 時，接收值達到60 dB 左右。

圖7 15449S 工作面坑透實測場強解析曲線圖Fig.7 Field strength analytical curve measured by penetration in No.15449S Face

15449 S 工作面煤層厚度約1.2 m，工作面寬90～115 m。工作面內共圈定3 處異常區，結合工作面巷道揭露已知地質資料和打鉆資料分析，K1在上下巷0～5 號位置，K2 在上下巷17～25 號位置，其影響范圍小于1/2 煤厚,為工作面內隱伏構造；K3 為巷道揭露斷層在工作面的延伸，其延伸長度約為130 m，落差H＜1/2 煤厚。

工作面寬度約為90 m 時，接收值峰值可達70 dB，接收范圍內峰值低于65 dB 時，此范圍內應受構造影響，下順槽8 號之后，工作面寬度達到120 m 時，接收峰值達到60 左右，接收范圍內峰值低于55 dB 時，此范圍內應受構造影響，當接收值低于50 dB 時，構造影響規模大于1/2 煤厚。

15252 里塊工作面坑透實測場強解析曲線如圖8 所示。

圖8 15252 里塊工作面坑透實測場強解析曲線圖Fig.8 Field strength analytical curve measured by penetration in No.15252 inner face

15252 里塊工作面煤層厚度約2.5 m，工作面寬40～120 m。工作面內共圈定3 處異常區，結合工作面巷道揭露已知地質資料和打鉆資料分析，3處異常均為巷道揭露斷層在工作面內的延伸反應。

由于該工作面極不規則且工作面內有斷層沿煤層走向幾乎貫穿整個工作面，故該組數據對坑透異常區參數臨界值參考意義不大。

綜合以上3 個工作面坑透工作，得出結論。

坑透接收數據受工作面煤層厚度影響較小，主要受工作面寬度影響；當工作面寬度為120 m，接收實測場強值低于50 dB，則接收范圍內存在地質構造異常，且該異常影響幅度大于1/2 煤厚。寬度大于150 m 的工作面不適宜采用坑透探測工作面內地質構造情況。

1.3 電測深

15245S 工作面電測深解析曲線如圖9 所示。

圖9 15245S 工作面電測深解析曲線Fig.9 Electrical sounding analysis curve in No.15245S face

該探測視電阻率數值整體較高，最低阻值在50 Ω·m 以上，結合以往電測深探測經驗，該礦區煤系地層視電阻率50 Ω·m 以上巖層富水性相對較弱，因此，推斷探測范圍內（底板下80 m） 沒有明顯低阻異常體存在。

1.4 幅頻電透視

15252 里塊工作面幅頻電透視探測成果如圖10所示。圖中曲線為電導率等值線，不同色界代表視電導率相對高低，數值越大，視電導率越小，富水性相對也越強。此次幅頻探測視電導率值在5～15，經鉆探驗證探測范圍內無低阻異常區。故電導率大于15 才有可能出現相對低阻異常區。

圖10 15252 里塊工作面幅頻電透視探測成果Fig.10 Result of amplitude frequency electrical perspective exploration in No.15252 inner face

2 結 論

（1） 瞬變電磁電阻率對數整體數值在0 以上時，以0.75 為臨界值，低于0.75 的區域為相對低阻異常區；電阻率對數存在負值時，5 組數據均不存在低阻異常區，故受數據量影響暫時不能找到此種情況下的臨界值，但該臨界值應低于-0.75；當電阻率對數等值線呈規律性分布時，電阻率將不再是唯一圈定相對低阻異常區的參數，要結合實際結論地質資料詳細分析；范圍較小的單點低阻區域不作異常處理。

（2） 無線電波坑道透視，坑透接收數據受工作面煤層厚度影響較小，主要受工作面寬度影響。當工作面寬度為120 m，接收實測場強值低于50 dB，則接收范圍內存在地質構造異常，且該異常影響幅度大于1/2 煤厚。工作面寬度每增加5 m，該臨界值減1；寬度大于150 m 的工作面不適宜采用坑透探測工作面內地質構造情況；以上在坑透發射頻率為0.3 Mkz 時適用。

（3） 電測深礦區煤系地層視電阻率50 Ω·m以上巖層富水性相對較弱。電測深數據量較少，臨界值的界定還需后期繼續補充工作。

（4） 幅頻電透視礦區煤系地層視電導率在5～15 s/m 時巖層富水性相對較弱。幅頻數據量較少，臨界值的界定還需后期繼續補充工作。