刘桥一矿665工作面内构造综合物探探查研究.pdf

2 0 1 2年第 3期 能 源 技 术 与 管 理 7 l d o i lO 3 9 6 9 j is s n 1 6 7 2 9 9 4 3 2 0 1 2 0 3 0 2 9 刘桥一矿 6 6 5工作面内构造综合物探探查研究 赵晶 吴振丹 恒源煤 电集 团 任楼煤矿 安徽 淮北 2 3 5 1 2 3 摘要 由于地面三维地震探测结果受探测深度和探测环境所限制 在 同一水平面中异 常 摆动幅度较 大 甚至会 出现假异常 给工作面的正常回采带来极 大的影响 以刘桥 一 矿 6 6 5工作面为例 采用井下无线电波透视和 井下 MS P震波两种物探方法对 6 6 5工作面内地面三维地震解释的横 穿断层进行物探探 查 两种物探探 测结果显示 在工作面切眼附近煤层变薄 缺失 并未发现地面三维地震所解释的横穿断层 两 种物探探测结果与工作面回采揭露资料基本吻合 探查结果证明了井下综合物探 的方法对工作面内地质异常体能够进行准确的定位 保证 了工作面的正常回采 关键词 5 t 0 桥一矿 无线电波透视 井下震波 断层构造 中图分类号 P 6 3 1 8 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 2 9 9 4 3 2 0 1 2 0 3 0 0 7 1 0 3 n 芑 l 古 异常区域提前采取预防措施 随着采煤机械化程度 的不断提高 对矿井地 质构造发育程度的认知必须得到相应提高 特别 是对巷道掘进头及采煤工作面的小构造进行准确 的预报预测 以保证煤矿采掘工作面的安全高效 生产 这是 目前矿井地质工作的首要任务 目前针 对于矿井工作面中地质构造及其地质异常体 的井 下探测方法相对较少 无线 电波透视技术往往受 到工作面环境影响 穿透距离的限制 以及 电磁波 衰减变化的影响 且软件成图的构造 曲线不够直 观 异常面积圈定 的较大 阻 地质雷达探测方法同 样受干扰因素 探测距离限制的影响 相对而言 矿井地震波技术能够针对工作面内地质构造的形 迹进行全面细致的判定 并能对工作面内煤层缺 失 变薄 煤体破碎等特征进行解释 具有一定的 适用性和较好的推广应用价值 在工作 面内采 用无线电波透视技术对工作面内的构造 地质异 常和陷落柱进行全面探查 然后采用井下震波 C T 技术对无线 电波透视方法所解释 的地质异常体进 行再探查 从 而圈定 了工作面内的异常范 围 也对 工作面内所探查 出的构造异常进行有效 的定性 定位 只有全面的对工作面内断层构造的表现特 征了解以及认识 才能更好的对地质构造进行判 定 和解释 从而达到提高工作面的回采效率 为矿 井安全生产提供准确的地质资料 因此 为查清采 掘工作面面内已知构造和隐伏构造 保证矿井工 作面正常顺利的开采 刘桥一矿采用综合物探的 先进技术手段对 6 6 5工作面地面三维地震探查的 1 工作原 理 1 1 无线电波透视 坑透 工作原理 坑道无线电波透视法 又称坑透法 电磁波在 地下岩层 中传播时 由于各种岩 矿石 电性 电阻 率 P和介 电常数 的不 同 它们对 电磁波能量吸 收不同 低阻岩层对电磁波具有较强的吸收作用 当波前进方 向遇到断裂构造所 出现的界面时 电 磁波将在界面上产生反射和折射作用 也造成能 量的损耗 致使接收巷道中的电磁波信号十分微 弱甚至接收不到透射信号 形成所谓的透射异常 又称 阴影异常 如图 1 所示 研究采 区煤层 各 种构造及地质体对 电磁波的影响所造成的各种无 a 矿井巷道工作布置示意图 3 0 2 O 蓑1 0 0 5 l0 探测深度 m b 衰减曲线 图 1 电磁波透视 法工作原理 O m 7 2 赵晶 等刘桥一矿 6 6 5工作面内构造综合物探探查研究 2 0 1 2年第 3期 线电波透视异常 从而进行地质推断和解释 这就 是坑透法 的基本原理口 WK T E型坑透仪只测 固定频率透射 电磁 波 的磁场 或电场 振幅分量 在电磁波射线路径上 介质电磁性质的变化和波导阻抗的变化 造成电 磁场强度的变化 因此分析电磁场强度 的变化就 可以预测工作面 内介质的物性变化 由于煤层 与顶底板岩石有较大的电性差异 所以在 电磁波 射线路径上出现煤层与岩层的交替时 如遇断层 或火成岩体 就发生衰减系数值的明显变化 1 2 井下 MSP震波工作原理 MS P技术基 于反射波地震勘探原理 利用矿 井巷道空间布置激发点和接收点 所激发地震波 在传播过程 中遇到波阻抗差异时 如破碎带 煤岩 界面等 将产生反射波 在全空间波场条件下 巷 道前方界面的反射波在时距规律 相位特征与巷 道周边界面具有 明显差异 这为利用地震反射波 来探测前方界面提供 了有利条件 通过在专业软 件 MS P 2 O 平 台进行数据处理和分析 处理 中采 用 了反射波提取 速度建模 深度偏移等核心处理 技术获得巷道前方地震反射偏移剖面 动力学参 数等信息 根据这些信息 MS P技术可解决如下地质 问 题 确定工作面内地质体 断层 破碎带 煤岩界 面 陷落柱等 位置与形态 评价巷道前方岩体 煤 体的动力学特征及其完整性 定性评价流体 水 瓦斯 赋存特征 2 工作面简介 刘 桥一矿 6 6 5工作面为 6 6采 区设计 的第 3 个工作 面 如图 2所示 南及南东部为 F 4断层保 护煤柱 北部为北风井进风下山保护煤柱 西部为 已回采 的 6 6 3工作面 工作面由里外段组成 里段 走 向长约 7 6 i n 倾 向宽 7 7 m 外段走 向长 2 4 7 m 倾 向宽 1 4 2 i n 回采上限 一 2 4 7 I n 下 限 一 3 7 6 I n 地 质储量 1 9 1 万 t 可采储量 1 8 1 万 t 该面位于刘 0 51 5 5 2 0 5 2 5 5 J 5 J 6 J 7 J 8 J 9 J 1 0 J 6 6 5 I 巷 l F 6 6 3 1 1 5 5 4 5 3 7 r f1 6 6 5 机巷 1 F 4 f 15 F 7 F 8 F 9 F I O F l l F 1 2 F I 3 尽 I n 图 2 6 6 5工作面示意图 桥向斜东翼 整体呈南高北低形态 影响工作面 回 采的主要构造是 F 6 6 3 1 1 5 5 L4 5 H 3 7 m 断层和 D F 5 7 0 H 0 8 I n 断层 F 6 6 3 1 断 层在里切眼提前揭露 预计不会在工作面内延伸 据地面三维地震资料分析 D F 5断层位 于外段工 作面内 对工作面回采会带来影响 导致煤层变 薄 缺失 3 探查设计 3 1 无线电波透视设计 6 6 5工作 面探测频率外段选用 0 3 MH z 探测 方法选用定点法 6 6 5工作面测点布置 机巷 以 F 3测点为 1 0 0 起始点 以 1 0 m间距 向切眼方 向布设 3 6个测点 测点编号依次 为 1 0 0 1 0 1 一1 3 5 探测长 度为 3 5 0 m 风巷 以 J 1测点为 5 0 0 起始点 以 1 0 I n间 距 向切眼方 向布设 3 6个测点 测点编号依次 为 5 o 0 5 0 1 5 3 5 探测长度为 3 5 0 m 该次探测 测点间距为 1 0 in 发射点间距 4 O 5 0 1 1 3 不等 共 布置 7 2个测点 1 5 个发射点 3 2 地震波探测设计 6 6 5工作面探查方法选用反射共偏移法 探 测方式选用锤击法 探测风巷 以 J 5点为震波 0 点 以 8 I T I 的偏移距和 2 I n的道间距向切眼方向 锤击 走 向长 2 3 0 in 设计震波点 1 1 5个 机巷以 F 1 2为震波 0 点 以 8 i n的偏移距 和 2 in的道间 距向 F 7方向锤击 走向长 2 2 2 n l 设计震波点 1 1 1 个 4 探 测分 析 4 1 无线电波透视 6 6 5工作 面 内构造 异常 区位 于风巷 5 2 3 5 3 5 测点至机巷 1 1 9 1 3 1 测点之间 衰减值为 一 1 O 一 3 5 d B 从巷道实际地质资料知 在该异常 区内风巷 J 7至 J 9测点之间 9 0 I n范围内煤层局 部变薄 在掘进过程 中 J 8 点前 1 0 3 0 m范围内顶