金沙县祁兴煤矿巷道超前探报告

贵州省金沙县城关镇祁兴煤矿1151进风巷掘进头瞬变电磁法超前探物探报告中国地质大学（武汉）高科资源仪器探测研究所遵义市恒同誉矿山机电有限公司2012年8月15日《贵州省金沙县城关镇祁兴煤矿1151进风巷瞬变电磁法超前探物探报告》编制人员编制：黄元浩参加人员：雷鸣、孙文祥资料处理：雷鸣审核：孙文祥技术负责：雷鸣总经理：黄正财施工单位：遵义市恒同誉矿山机电有限公司地址：遵义市外环路万福桥机电市场邮编：563000电话：[phone]传真：[phone]序言金沙县城关镇祁兴煤矿位于金沙县城关镇境内，三面环山，系城关镇主力骨干矿井，设计年生产能力30万吨，于2010年开始建设，目前建设已经进入尾声，准备出煤。该矿水文地质条件相对比较复杂，主要水体危害为早期小煤窑赋水造成的影响。一、本次物探勘探任务及目的：1．本次超前探基本测线3条，每条测线11个物理点，总计33个物理点。2．探测掘进头前方顶板，顺层及底板的低阻体异常及分布范围。3．分析测区内含水构造形态、水力联系。4．对测区内煤层开采或水害治理提供物理探测技术依据。5．为布置探防水钻孔设计提供依据。二、矿井瞬变电磁（TEM）的原理及特点：矿井瞬变电磁和地面瞬变电磁法的基本原理的一样的，理论上也完全可以使用地面电磁法的一切装置及采集参数，但受井下环境的影响，矿井瞬变电磁法与地面的TEM的数据采集与处理相比又有很大的区别。由于矿井轨道、高压环境及小规模线框装置的影响，在井下的探测深度很受限制，一般可以有效解释100M-200M左右。另外地面瞬变法为半空间瞬变响应，这种瞬变响应来自与地表以下半空间层，而矿井瞬变电磁法为全空间瞬变响应，这种响应来自回线平面上下（或两侧）地层，这对确定异常体的位置带来很大的困3难。实际资料解释中，必须结合具体地质和水文地质情况综合分析。具体来说矿井瞬变电磁法具有以下特点：1．受矿井巷道的影响矿井瞬变电磁法只能采用边长1.5m的多匝回线装置，这与地面瞬变电磁法相比数据采集劳动强度小，测量设备轻便，工作效率高，成本低；2．采用小规模回线装置系统，因此为了保证数据的质量、降低体积效应的影响、提高勘探分辨率，特别是横向分辨率；3．井下测量装置距离异常体更近，大大的提高测量信号的信噪比，经验表明，井下测量的信号强度比地面同样装置及参数设置的信号强很多；4．地面瞬变电磁法勘探一般只能将线框平置于地面测量，而井下瞬变电磁法可以将线圈放置于巷道底板测量，探测底板一定深度内含水性异常体垂向和横向发育规律，也可以将线圈直立于巷道内，当线框面平行巷道掘进前方，可进行超前探测；当线圈平行于巷道侧面煤层，可探测工作面内和顶底板一定范围内含水低阻异常体的发育规律；5．矿井瞬变电磁法对高阻层的穿透能力强，对低阻层有较高的分辨能力。在高阻地区如果用直流电法勘探要达到较大的探测深度，须有较大的极距，故其体积效应就大，而在高阻地区用较小的回线可达到较大的探测深度，故在同样的条件下TEM较直流电法的体积效应小得多。三、矿井瞬变电磁法地球物理特征在探测富水区的位置及其分布范围等方面，瞬变电磁法是目前最有效的方法之一，其物理基础是富水区相对于周围地层有明显的电性差异。理论上4讲，干燥岩石的电阻率值很大，但实际上地下岩石孔隙、裂隙总是含水的，并且随着岩石的湿度或者含水饱和度的增加，电阻率急剧下降，即赋水性的不均匀程度在瞬变电磁参数图件上反映为电阻率的高低变化；当岩层完整时其电阻率较高，受构造运动或地下水作用的影响，部分地段岩层破碎或裂隙发育，破碎程度及其含水的饱和度越大（砂岩、灰岩富水性增强），岩石的导电性会显著增强，地层电阻率会明显降低，断面图上会有明显的低阻异常反映。正常情况下，各层位电性在横向上是相对均一的。当存在局部低阻异常体（裂隙带、富水区等）时，在断面上就会出现局部低电阻率异常区。从井田现有资料来看，从地表到各个煤层，正常地层的电阻率是依次继增的，当岩层富水时，其电阻率会降低，和围岩相比较形成低阻反映。为以导电性差异、电性感应差异作前提的瞬变电磁法探测技术的运用提供了良好的地球物理前提。本区含煤地层为二叠系、石炭系地层，煤层、围岩、富水区与导水通道的电阻率差异明显，具有良好的瞬变电磁法勘探地质条件。四．矿井瞬变电磁工作仪器现场仪器使用的为武汉地大华睿地学技术有限公司生产的TEMHZ75型矿用瞬变电磁仪实现。这套矿用瞬变电磁仪对低阻充水破碎带反映特别灵敏、体积效应小、纵横向分辨率高，且施工快捷、效率高等优点，既可以用于煤矿掘进头前方，也可以用于巷道侧帮、煤层顶、底板等探测，为煤矿企业在生产过程中水患和导水构造的超前预测预报提供技术手段。通过多次脉冲激发场的重复测量叠加和空间域多次覆盖技术的应用提高信噪比，应用于煤矿井下水害超前预报使用，有效勘探深度能达到80-100米。5图1TEMHZ50型矿井瞬变电磁仪实物图图1仪器外观照片图2仪器技术参数6五、工作布置与工作量、技术措施及质量评述1．本次矿井瞬变电磁法勘探试验施工布置与工作量，沿1151进风巷道掘进头（8月15日掘进头），布置测线3条，如图所示：图3井下施工线框摆放角度示意2．施工技术措施，矿井瞬变电磁法勘探装置类型采用重叠回线组合装置，边长1.5m的激发和接收正方形线圈，激发线圈匝数16匝，接收线圈匝数40匝。供电电流档为2.5A，供电脉宽10ms，采样率16µS。每个测点至少采用30次叠加方式提高信噪比，确保了原始数据的可靠性。3．质量评述本次矿井瞬变电磁法勘探试验数据采集，严格按《瞬变电磁法技术规程》《电阻率测深法技术规程》执行，并通过多次叠加，提高信噪比等方法，保证了本次试验的数据采集，从而保证了施工质量。六﹑矿井瞬变电磁法勘探资料处理与解释1．矿井瞬变电磁法勘探资料处理与解释基础7本次物探资料的解释工作是在条件试验基础上，采取由已知到未知，由点到线，由线到面，由简单到复杂的解释原则。经过原始数据的选择、软件滤波及人工滤波校正以及SUFER成图处理，得到视电阻率剖面图。2．1151进风巷道8月15日掘进头超前资料解释1）．掘进头等视电阻率断面扇形图（顶板）资料解释-100-90-80-70-60-50-40-30-20-1001020304050607080901001151进风巷超前探顶板向上45度方向0102030405060708090100024678101112162025385075100150300450600750900异常区域图4掘进头等视电阻率断面扇形图（顶板向上45度方向）从上图看出，朝前探顶板向上45度扇形一共有一个低阻异常区域，该低阻区域面积大，视电阻率值低，位于掘进头正中间偏左边0-60度方向，距离大约在20-100米范围内（实际赋水区域可能没有这么大，瞬变电磁法成图会有所放大），地质推断为掘进头左边偏上方向老窑采空区积水造成的低阻异常区域。2）．掘进头等视电阻率断面扇形图（顺层）资料解释8-100-90-80-70-60-50-40-30-20-1001020304050607080901001151进风巷超前探顺层方向0102030405060708090100024678101112162025385075100150300450600750900图5掘进头等视电阻率断面扇形图（顺层）从上图看出，朝前探顺层向扇形没有明显异常区域，赋水的可能性极小。3）．掘进头等视电阻率断面扇形图（底板）资料解释-100-90-80-70-60-50-40-30-20-1001020304050607080901001151进风巷超前探底板向下45度方向0102030405060708090100024678101112162025385075100150300450600750900图6掘进头等视电阻率断面扇形图（底板向下45度方向）9从上图看出，朝前探顺层向扇形没有明显异常区域，赋水的可能性极小。总体结论：从图4-6组合可以看出，1151进风巷道掘进头前方靠左边偏上方向有面积比较大的低阻异常区域，面积比较大，希望引起矿上注意，地质推断为掘进头左前上方老窑积水造成的异常区域。顺层和向下方向无明显低阻异常区域，赋水可能性比较小。七、建议1．上图圈定的区域的低阻异常区，地质推断结果有待矿方验证，以便制定合理的施工掘进方案，有必要的情况下可向低阻有异常的区域进行探放水施工。2．本次矿井瞬变电磁法勘探工作由于准备和施工时间紧促，对本矿的地质情况了解有限，工作中难免会存在一些不足，在此请矿方谅解。最后，本次实验工程得到了贵州省煤炭安监局、金沙县县政府、城关镇祁兴煤矿的领导的大力支持，在此表示衷心的感谢！