山东华宁矿业集团计划项目建议书.doc

安全生产重大事故防治关键技术重点科技计划项目建议书项目名称：瞬变电磁法在层滑构造区域掘进探水中的研究与应用申请单位：山东华宁矿业集团有限公司项目负责人：张志敏联系电话6496电子信箱：研究年限：2009年6月至2010年12月一、项目的意义和必要性山东华宁矿业集团有限公司保安煤矿，1982年建成投产，设计生产能力21万吨，主采山西组3上煤和3下煤。矿井3700采区由于受层滑断层影响，使得山西组和太原组地层大量缺失，太原组三灰和十下灰呈零星块段出现，局部地点主采煤层直接覆于奥陶系灰岩（奥灰）之上，其间距由正常间距190m减少到6090m，各含水层之间的水力联系错综复杂，煤层开采受到各含水层可能与奥陶系灰岩承压水导通发生突水事故的危险，直接威胁矿井的安全开采。因矿井煤炭储量所剩不多，计划开采该区域内煤层。该区段煤层的开采对矿井生产均衡发展，减少地质损失，延长矿井服务年限具有重要意义。二、主要研究内容与计划进度瞬变电磁法的基本原理是通过在地面或空中设置一定波形电流的发射线圈，从而在其周围空间产生一次电磁场，并在地下导电岩矿体中产生感应电流，通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律，可得到不同深度的地电特征。井下瞬变电磁法就是将地面常用的瞬变电磁法应用于煤矿井下，利用地电特征变化情况，来反映岩层的视电阻率变化，进而可以探测工作面顶、底板富水构造和巷道迎头超前富水构造的发育情况。该工作经历了以下三个阶段。第一阶段 2009年6月至2009年12月。项目调研阶段。随着矿井资源的日趋紧张，为使矿井能达到正常接续，延长矿井寿命，公司决定根据采区设计进行3700轨道巷、回风巷掘进工作，由于本层滑构造区域受奥灰承压水威胁，因此，我们对3700采区的安全掘进进行了全面详细的前期可行性论证和分析，采用“先探后掘，物探先行，钻探验证”方法。通过综合比较 “高密度直流电阻率探测法”、“工作面直流电透视法”和“瞬变电磁法超前探测”等物探技术手段。发现瞬变电磁法有如下特点：（1）断电后观测纯二次场，可以进行近区观测，减少旁侧影响，增强电性分辨能力；（2）可以用加大发射功率的方法增强二次场，提高信噪比，从而增加勘探深度；（3）穿透高阻层能力强及人工源方法能有效压制随机干扰；（4）通过多次脉冲激发，场的重复测量叠加和空间域拟地震的多次覆盖技术的应用，大大提高了信噪比和观测精度；（5）可通过选择不同的时间窗口进行观测，有效地压制地质噪声，获得不同的勘探深度；（6）发射和接收线圈点位、方位调整方便，可以测量不同方向的地电信息，且测地工作简单，工效高；（7）剖面测量与测深同时完成，提供了更多有用的信息，减少了多解性。结合3700采区的实际情况，最终，我们采用了瞬变电磁法对受水威胁区域3700采区进行超前物探。第二阶段 2009年12月至2010年6月，为项目具体实施阶段。在确定了利用瞬变电磁法进行超前探测后，开始进行3700采区巷道的探测和掘进。采用“先探后掘，物探先行，钻探验证”的方法，掘进前先利用瞬变电磁超前探测技术，超前探测巷道掘进迎头前方70米范围的岩层富水情况及断层导水情况。重叠20米的安全距离，每掘进50米探测一次。物探完成后采用SGZ-1A150钻机进行钻探验证，无水害威胁后继续掘进。如此循环掘进，已安全掘进巷道500m。第三阶段 对物探结果分析和验证阶段。针对3700采区进行物探结果，我们每掘进50米就用SGZ-1A150钻机进行验证。三、现有工作基础和条件矿井瞬变电磁探测采用的仪器为加拿大PROTEM-47型瞬变电磁仪，该仪器具有抗干扰、轻便、自动化程度高等特点。数据采集由微机控制，自动记录和存储，与微机连接可实现数据回放。由于探测采用小线框，点距可以根据勘探任务要求变化。实际测量时，采用多匝线框，在巷道侧帮测量时，线框平面可根据探测任务的要求设计相应探测方向。发射线框和接收线框分别为匝数不等、且完全分离的两个独立线框，以便与地下（前方）异常体产生最佳耦合响应。四、预期目标1、社会效益分析：瞬变电磁法在层滑构造区域掘进超前探测中的成功应用，在我矿安全生产方面具有显著的指导意义，起到了以先进的地质手段指导矿井生产的作用，为3700采区巷道的安全掘进打下了坚实的基础，使我矿受水威胁区的煤炭开采变成了可能，解放了3700采区煤炭储量，保证了公司生产的正常接续，延长了矿井寿命，严格遵守了煤炭行业“安全生产，预防为主”的安全生产方针，具有广阔的市场应用前景，因而具有极高的社会效益。2、经济效益分析：按目前市场价格平均吨售价煤480元、吨煤平均成本120元，解放储量75万吨计算新增产值煤炭储量平均吨煤售价 7548036000万元新增利税煤炭储量（平均吨煤售价平均吨煤成本） 75（480120）27000万元瞬变电磁法在层滑构造区域掘进超前探测中的成功应用，共可新增产值36000万元，新增利税27000万元。为矿井正常接续赢得了宝贵的时间，取得了显著的经济效益。五、项目的承担单位、参加单位及主要研究人员承担单位：山东华宁矿业集团有限公司参加单位：山东科技大学姓 名职务职称业务专业为本项目工作时间（%）在项目中分担的任务程洪良高级工程师采矿专业100组织领导张志敏工程师采矿专业100组织领导主要研究人员乔波助理工程师采矿专业85主要分管李峰助理工程师采矿专业80具体实施赵旺青助理工程师采矿专业80具体实施闫克强助理工程师采矿专业80具体实施六、自筹资金情况瞬变电磁法在井下受水威胁区域的巷道