綜合物探技術(shù)在羊東礦8468 工作面的應(yīng)用分析

王占禮

（冀中能源峰峰集團(tuán)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(biāo)高為-650—-710 m，運(yùn)料巷長為660 m，溜子道長690 m，采寬90 m。該工作面地質(zhì)條件較復(fù)雜，煤巖層走向?yàn)镹53°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(wěn)定，結(jié)構(gòu)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?guī)r含水層，含水層富水性弱，隨巷道掘進(jìn)揭露以滴淋水形式可逐漸疏干，一般不會對正常掘進(jìn)造成影響。底板含水層依次為伏青灰?guī)r含水層、大青灰?guī)r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(jù)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(jù)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(jù)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(wù)

為滿足回采安全需要及相應(yīng)煤礦生產(chǎn)規(guī)定，提出以下探測任務(wù)。

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

（2） 運(yùn)用井下電測深技術(shù)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(yùn)用瞬變電磁技術(shù)查明8468 工作面內(nèi)部及外幫60 m 水平范圍內(nèi)、底板下120 m 以淺垂向范圍內(nèi)含水異常體的分布情況。

根據(jù)以上工作面地質(zhì)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(xiàng)物探技術(shù)，形成綜合物探解釋。對8468 工作面內(nèi)部構(gòu)造和工作面內(nèi)部及外幫60 m 水平范圍內(nèi)、底板下120 m 以淺垂向范圍內(nèi)含水異常體的分布情況進(jìn)行綜合探測。

3 儀器設(shè)備選型

物探設(shè)備的選型主要依據(jù)的是圈定工作面的地質(zhì)情況，該工作面施工范圍內(nèi)，工作面長675 m，寬度平均約為80 m，據(jù)此選定的物探儀器設(shè)備選型及參數(shù)見表1。

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

4 工作設(shè)計(jì)

4.1 無線電波坑道透視

設(shè)計(jì)探測范圍為8468 整個(gè)工作面。該工作面平均長675 m，沿軌道巷、溜子道分別布置發(fā)射點(diǎn)14 個(gè)，共計(jì)28 個(gè)。發(fā)射點(diǎn)間距50 m，每個(gè)發(fā)射點(diǎn)接收15 個(gè)點(diǎn)，接收點(diǎn)間距10 m，接收點(diǎn)共計(jì)420 個(gè)。

4.2 電測深

探測區(qū)域?yàn)?468 工作面溜子道，長690 m，布置測深點(diǎn)36 個(gè)，測點(diǎn)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(yùn)料巷為原8470 工作面運(yùn)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(gè)角度，測點(diǎn)間距10 m。

原溜子道：探測角度為外幫-30°、-50°、-70°，共3 個(gè)角度。

超前探測：在切眼設(shè)計(jì)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(gè)角度。

切眼：探測角度為垂向0、-20°、-40°、-60°，共4 個(gè)角度。

8468 工作面瞬變電磁側(cè)向探測角度示意如圖2 所示。

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

5 現(xiàn)場條件

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

運(yùn)料巷：金屬錨網(wǎng)支護(hù)，巷中道軌，外幫掛有管路，里幫有電纜若干。

切眼：金屬錨網(wǎng)支護(hù)，靠近里幫有溜子道。

原8468 溜子道：巷道寬約2 m，高2 m，錨網(wǎng)支護(hù)，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(fēng)筒。

6 資料成果解析

6.1 無線電波坑道透視

依據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，繪制8468 工作面無線電波坑道透視實(shí)測場強(qiáng)解析曲線圖（圖3），圖中標(biāo)記了施工平面圖中發(fā)射點(diǎn)位置點(diǎn)號，橫坐標(biāo)標(biāo)記為接收點(diǎn)相對位置，縱坐標(biāo)數(shù)值為實(shí)測坑透場強(qiáng)值H（dB）。

此次探測工作面寬90 m，坑透探測實(shí)測數(shù)據(jù)整體偏低，運(yùn)料巷1 號和6 號發(fā)射點(diǎn)巷道為巖巷，實(shí)測數(shù)據(jù)和其他發(fā)射點(diǎn)接收數(shù)據(jù)接近，工作面內(nèi)斷層發(fā)育，實(shí)際揭露斷層多，構(gòu)造復(fù)雜。依據(jù)圖3 結(jié)合地質(zhì)資料揭露情況，共圈定4 處異常區(qū)（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(shí)測場強(qiáng)解析曲線圖Fig.3 Analytical curve of radio wave tunnel perspective field strength in No.8468 face

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

KT2：靠近運(yùn)料巷，位于工作面運(yùn)料巷測點(diǎn)3號～10 號，向工作面內(nèi)延伸，異常區(qū)附近斷分布密集，F(xiàn)70-4～F70-10 揭露，分析為斷層向工作面內(nèi)延伸所致。

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

KT4：靠近溜子道，位于工作面溜子道測點(diǎn)37 號延伸至切眼測點(diǎn)6 號，向工作面內(nèi)延伸，溜子道37 號測點(diǎn)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(nèi)延伸所致。

6.2 電測深

經(jīng)過專業(yè)的數(shù)據(jù)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(shù)等值線分布均勻，絕對值相對較大，據(jù)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(qū)可能性較低，故電測深沒有圈定相對低阻異常區(qū)。

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(shù)據(jù)首先進(jìn)行預(yù)處理，然后采用專用的TEMINT 處理軟件，對原始二次磁場數(shù)據(jù)處理，后將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為電位信號。然后再經(jīng)過預(yù)處理—畸變校正—全程視電阻率反演計(jì)算—二維剖面成像等處理過程，獲得“深度—視電阻率對數(shù)”二維數(shù)據(jù)體，最后繪制瞬變電磁電阻率對數(shù)等值線斷面圖（圖5），經(jīng)分析后得出以下結(jié)論。

圖5 8468 工作面瞬變電磁電阻率對數(shù)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(shù)據(jù)反演后分析確定，有效數(shù)據(jù)成圖解析距離為150 m，數(shù)據(jù)盲區(qū)為20 m。

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

7 結(jié) 論

通過綜合物探技術(shù)，坑透圈定了4 處地質(zhì)異常區(qū)；電測深、瞬變電磁未圈定相對低阻異常區(qū)。礦方在此基礎(chǔ)上有針對性的進(jìn)行了鉆探驗(yàn)證，并組織了物探工程項(xiàng)目驗(yàn)收。在分析相應(yīng)資料后，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論。

（1） 坑透圈定的4 處異常區(qū)，均為斷層向8468 工作面內(nèi)的延伸所致。圈定的長度、范圍等基本和斷層實(shí)際發(fā)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(fā)射點(diǎn)設(shè)置等提供了充分的依據(jù)。

（2） 坑透工作減少了不確定地質(zhì)構(gòu)造對8468工作面回采安全的影響，為煤礦節(jié)約了煤炭資源，提高了生產(chǎn)效率，保證了工作面回采中對地質(zhì)構(gòu)造的提前準(zhǔn)備和預(yù)測的技術(shù)條件。

（3） 瞬變電磁和電測深均未圈定相對低阻異常區(qū)，這是在結(jié)合礦方鉆探、水文地質(zhì)等資料以及現(xiàn)場施工條件的基礎(chǔ)上，同時(shí)也考慮了鄰近工作面物探成果資料做出的綜合分析結(jié)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(cuò)報(bào)和漏報(bào)有重要的作用，減輕了煤礦的鉆探施工工作量。