采掘工作面井下超前探测技术

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图 ３ 范 各 庄 矿 ２９ 山 瞬变 电磁 探 测 成果 图 ００ Ｆ
控 制范 围大 ，探测距 离达 １０ 以上 ，可覆 盖整个 ５ ｍ 设计 工作 面及设 计巷 道两 侧 区域 ，异 常定位及 定性 明确 ，最 大 限度地减 少 了巷道侧 前方 隐伏含水 构造 掘 进 突水 及 工 作 面 内隐 伏 含水 构造 回采 突水 的威 胁 ；二 是 探测 效 率 大 幅提 高 ，长 １０ 的巷道 一 ００ｍ 次 即可完 成现 场探测 ，耗 时仅 ３～ ，工作效 率较 ４ｈ 传统 的直 流 电法 巷道超 前探 测提 高近 ２ 。 ０倍
远红外等物探技术。 瑞雷 波 、地质雷 达技术 可用 于巷 道前方 、侧方 探测 ，但存在测距近 、适应性差、对异常含水性判 别 困难等 问题 。 远 红 外 测 温 技 术 ，可 用 于巷 道 前 方 、侧 方探 测 ，但测 距小 、精度 低 ，只能进行 定性普查 ，尚不 足 以直接 用于 含水异 常探测 。 电法 超前探 测技 术 ，主要陷落柱发育等诸 多不利因素并存 ，防探水任务十分艰 巨。 ２０ ０ ３年 ４月 １ ２日 ，东 庞 矿 ２ ０ 作 面下 巷 ９３工 掘进 中发 生特 大突水 、淹井 事故 ，最 大 突水量 超过
７０ ０ｍ ／ 。突水水 源为下伏 奥 陶系灰岩水 ，突水 ００ ３ ｈ 通道 为巷 道右 帮 １ 侧隐伏 导水陷 落柱 。 ０ ｍ外 本次 突水 ，也 给矿井地 质工作 者提 出一个 新 的
伏含 水构 造探 测 ，简便 、实 用 、对水 敏感 、异 常探 出率 高 、测 距 可 以达 到 １０ｍ以上 。但 缺点 是控制 ０
范 围小 、只能 预测 巷道 掘 进正 前方 有 无含 水构 造 ，
体感应二次电磁场 ，脉冲间歇期间 ，利用线圈或接 地 电极观 测二次场 随 时间变化 的响应 。 现场利用空气及煤、岩对电磁波传播、吸收特 性 的差异 ，通过调 整发射 、接 收线 圈摆放位 置及 角 度 ，可对 探测方 向进行 准确控 制 。 “ 借道 超前 ”是 利 用井 下现 有 巷道 ，探测 侧 方 设计巷道及工作面的水文地质条件 ，对探测范围内 有元 含水构 造及 其空 间位置 、展 布范 围作 出预测 。 工作 布置及探测 原理如 图 １ 所示 。
３ 探 测 方法 简 介
瞬 变 电磁 法 （ 称 ， ）是 利 用 不 接 地 回线 简 Ｉ ＥＭ 或接地线 圈 向地下 发送 脉冲 电流 ，以激励 探测 目标
课题 ，亦即如何解决巷道侧前方隐伏含水构造探测
问题 。
２ 现 有 探 测 技术 分 析
从我 国煤 矿井下 巷道超前 探测技 术分析 ，目前 应 用较 多 的主要 有 直 流 电法 、瑞 雷波 、地 质雷 达 、
关键词 ：采掘工 作面 ；瞬变 电磁 ；超前探 测 ；含水 异常 中图分 类号 ：Ｉ ３ ．＋５ 文 献标识码 ：Ｂ 文章 编号 ：１０ — ０ ３（ ０ ） ２ ０ ３ — ２ ＇ ３ ６１ ２ ０７ １８ ２ １ ０ —０ ６０ １
Ｔ ｅｔ ｃ ｎ ｌｇ ｆ ｎ ｅ ｇ ｏ ｎ ｄ ａ ｃ ｄ ｄ ｔｃｉｎ ｈ ｈ ｏｏ ｙｏ ｄ ｒ ｒｕ ｄ ａ ｖ ｎ ｅ ｅｅ ｔ ｅ ｕ ｏ
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河 北 煤 炭
２１ 年第 ２ ０１ 期
采 工 面 下 前 测 术 掘 作 井 超 探 技
彭 鉴
（ 中能源股份公司 东庞矿，河北 邢 台 冀 ０４０ ） ５２ １
摘 要 ：采用 井下瞬变电磁借道超前探测技术 ，较好地解决 了煤矿采掘工作面隐伏含水构 造 、老 空水探测 难题 ，探测效 率、控 制范 围及准 确性得到 大大提 高。
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１ 前言
东 庞矿地 处华北 型煤 田，底板 奥灰岩 溶含水层
因此 ，开发新 的、更 大范 围 、更 高效率 的超 前 （ 侧 向 ）探测 技术 ，无论 对煤 矿 防水保 安 ，还 是 含
而 且探 测工作 量大 。
现场测量时，发射框和接收框按一定间距沿测
２ １ 年第 ２ ０１ 期
河 北 煤 炭
探 测 。２ ９ ０ ０下 山瞬变 电磁 探测 成果 见 图 ３ 。
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量 帮 同步 移 动 。框 间 距 一般 １ ０ｍ，现场 可 根 据 环 境条件 、二 次瞬 变场信 号变 化情况 进行调 节 ，原 则 是保 证 二次 瞬变信 号 的线 性衰减 。另 外发射框 和接
对矿井物探技术发展来讲 ，都是十分必要的。 借 助 瞬 变 电 磁定 向性 好 、对 水 敏 感 的 技 术 优 势，东庞矿与河北煤炭科学研究院合作 ， 采用井下 瞬变电磁 “ 借道超前”新技术 ，不仅大大提高了探 测 控制范 围和现 场工作 效率 ，同时实 现 了对 设计 巷
道及工作 面 的超前 探测 ，而且 取得较 好地质 效果 。
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巷道为工字钢支护 ，探测在巷道左帮进行 ，测
线长 ２０ｍ，探 测解 释距 离 ２０ｍ。探 测 解 释 曲线 ０ ０ 如 图 ４所示 。 经 打钻证 实 ，钻 孔经过该 两处 低 阻异 常区 ，岩 层 破碎 ，出水量 分别 为 ０６ｍ３ｍｉ １ ６ ｍｉ。 ． ／ ｎ和 ． ｍ ， ｎ ８
收框 必须 始终 位 于 同一 平 面 ，框轴 线顺 煤 层倾 向 ，
即设计 待掘 巷道位 置 。测 量过 程 中 ，为确保 较高 的 信噪 比 ，除要 求巷 道 内电缆必须 采取 停 电外 ，金属 管路 、电缆等 良导 体必须 放 于底 板或 移开 ，以最大 限度地 减少 干扰 。
采 用这种 探测 技术 ，最突 出的优 点有二 ：一是