物探方法在煤矿防治水中的应用_穆海斌.pdf

物探方法在煤矿防治水中的应用穆海斌（潞安化工寺家庄公司，山西昔阳045300）摘要：基于对瞬变电磁法和三维地震法这两种物探方法的勘测原理进行分析，结合现阶段煤矿防治水的实际状况，详细分析以上两种物探方法在煤矿防治水工作中的应用策略。分析认为，对采空区、煤层地质构造以及陷落柱等的勘测均可使用瞬变电磁法，但对于陷落柱的探测，采用三维地震法更为精准，因为陷落柱的形成大多是由于底层塌陷造成的，是一种胶结体，呈现出一种低密度、松散的结构特征。关键词：煤矿防治水；瞬变电磁法；三维地震技术中图分类号：TD166文献标识码：A文章编号：1672-1152（2023）05-0226-020引言煤炭资源在推进国家经济发展过程中扮演至关重要的角色，然而伴随着多年的开采，开采难度越来越大，赋存地质构造也越来越复杂。含水层、老窖水以及采空区积水等水源对煤矿安全生产带来巨大隐患，影响到煤炭资源的开采生产工作。因此利用物探方法做好煤矿防治水工作，加强煤矿水源勘探工作十分关键。1综合物探技术概述1.1瞬变电磁法瞬变电磁法是一种电磁感应技术，通过在一段时间内利用接地线源或不接地回线将一次脉冲场发射到地下后，利用对电偶以及回线对间歇脉冲信号进行接收，此时接收到的电磁场是不稳定的二次场。通过分析该不稳定二次场的曲线衰减特征，就可以初步判断出所勘测地层内的地质构造、地质体产状等指标。应用瞬变电磁法进行地质构造勘测时所构造的电磁场为纯二次场，因此与传统勘测方法相比勘测精度较高，对低阻地质构造的判断上也更为精确，因此可以实现深层次地质状况的有效勘测。瞬变电磁法作为一类电磁类物探方法，通过岩体、煤层导磁性存在的差异来进行探测，其中通过在地面应用瞬变电磁法对井下富水或其它地质构造情况进行探测时，对各时刻煤层或岩体中传回的感应电流所产生的磁场可等效成一个环状电磁场，如图1 所示。为增强勘测效果，将地面瞬变电磁法在煤矿井下进行了改进应用，可实现在井下巷道狭窄空间对电磁信号的精确采集。与地面瞬变电磁法的不同之处在于，井下巷道内瞬变电磁法仪器所接收到的电磁信号为一种全空间传回的电磁场，是周围围岩体电磁信号的综合反应，在形态上存在与地面如图 2 所示的差异。因此地面瞬变电磁法与井下巷道瞬变电磁法在仪器使用以及探测方式上都存在着差异，本文在对陷落柱构造进行探测时，采用地面瞬变电磁法物探方法，而在对采空区、老窖积水进行勘测时，使用了井下巷道瞬变电磁法物探方法。井下巷道瞬变电磁法与地面瞬变电磁法的区别在于：在煤矿井下进行地质构造勘测，受到井下狭窄工作空间的影响，对回线布置作业来讲十分受限，只能采取小线框回线装置进行替代，也就是说勘测装置的体积更小，更易于操作，施工效率也相对更高；井下勘测作业时，由于测距选取时较小，因此布设的点距比较密集，勘测结果分辨率也较高，同时在进行井下瞬变电磁法勘测作业时，可通过调整线圈的倾角来实现对多个方位电磁信号的捕获传输，从而实现对井下巷道内围岩两帮以及顶底板多个位置的勘测；由于井下巷道内布设的锚杆锚索以及锚网等金属支护物，会在勘测过程中产生很大的干扰信号，会将勘测过程中的电磁信号进行吸收甚至完全掩盖，对勘测结果往往会产生巨大影响，对后期采收稿日期：2022-05-30作者简介：穆海斌（1989），男，山西平定人，本科，毕业于太原理工大学，矿山地质与测量助理工程师，现从事采矿工程方面的工作。总第 208 期2023 年第 5 期山西冶金Shanxi MetallurgyTotal 208No.5，2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.05.086图 1地面瞬变电磁法物探原理图图 2井下巷道瞬变电磁法物探原理图TxXt0t=t1t=t2t=t3-Z-ZZTxt=t1t=t2t=t3Xt0技术应用2023 年第 5 期集信号的处理造成很大干扰，这也是井下巷道瞬变电磁法存在最为严重的缺陷。1.2三维地震法三维地震技术是一种利用泡点网络以及检波点对所需信息进行面积采集的物探方法，可以实现对所探测区域内数据的均匀获取，实现探测区域的清晰成像以及精确定位。三维地震法观测不只可以实现二维地震面的观测，还增添了垂直方向的观测，将勘测区域形成三维数据体，获取多个方位剖面的观测数据，实现更为精确的地质勘测效果。因此三维地震物探方法在实际勘测过程中信息量较大，获取到的数据信息更多，需要工作人员有效处理，对煤矿地质构造异常现象精确判断，从而做出合理的防治水举措。2防治水工作中的综合物探方法应用策略2.1瞬变电磁法应用瞬变电磁法在煤矿防治水工作当中的应用较为广泛，包括对采空区、煤层地质构造以及陷落柱等的勘测过程中都可使用瞬变电磁法进行勘测，同时应结合现场实际情况对煤矿水害问题做出应对举措，做好防治水工作降低经济损失。2.1.1陷落柱构造探测陷落柱的主要成因是由于奥灰岩的岩溶裂隙，在地质作用的影响下熔岩产生裂隙并坍塌，从而形成陷落柱构造。陷落柱的存在会使得地层的稳定性大幅降低，造成积水现象加剧，极大地影响到煤矿的安全生产开采工作。应运传统勘测仪器对陷落柱构造进行探测时，由于陷落柱成分、结构上的差异，导致很多勘测指标都不精确，得出的结果也存在很大差异。而应运瞬变电磁法对陷落柱构造进行勘测时，可有效解决勘测指标不精确问题，对陷落柱构造的识别性也更强，可以将沉积层与陷落柱很好的区别开来，通过对陷落柱的断面结构进行勘测，同时可得到煤层顶底板标高以及陷落柱位置、组成结构等参数。煤矿企业可以通过所测得的具体数据，制定出合理的防治水举措进行应对。2.1.2采空区勘测在综采工作面完成煤炭资源开采作业后，开采后的区域将形成采空区，而大部分采空区是不进行充填处理的，因此出现矿井水流动或阴雨天气后，大量矿井积水以及雨水渗流到采空区内。采空区大量积水不仅对整个采空区的稳定性造成极大影响，同时严重影响到综采面的安全生产工作。在采空区内由于其电阻率较大，因此应用瞬变电磁法对采空区进行定位，并对采空区岩层结构以及积水状况进行判断，可快速定位积水严重区域。在进行煤矿开采作业前，依据勘测结果做出应对方案，可有效避免采空区积水对综采面生产工作产生的影响。2.2地面三维地震技术的应用煤矿煤炭资源开采前或开采结束后，煤层与周围岩体都处于稳定状态，同时煤层和岩体在进行地质勘测过程中监测到的波阻抗是有很大区别的。因此，在勘测过程中可以依据这一特点来对煤层赋存情况进行勘测，正常状态下的煤层会在勘测仪器上显示出反射波，通过反射波可以确定煤层赋存情况。同时若某一处煤层地质构造异常或发生地质灾害时，可以根据勘测仪器所反射回的反射波异常情况，包括反射波强度降低甚至反射波消失等现象，来对煤层中的采空区或陷落柱等特殊地质构造进行勘测。陷落柱的形成大多由于底层塌陷造成的，是一种胶结体，呈现出一种低密度、松散的结构特征。依据其结构特征的影响，这些底层塌陷体在排列方式上或胶结大小上不同时，形成的陷落柱成分也存在很大差异。但事实上由于这些陷落体的成分基本上是一些砂岩、泥岩等物体，不论在密度还是在组成上都比较相似，因此对于地质勘测方面来说很难观测到陷落柱的存在。通过三维地震勘测技术就很好的解决了此问题，通过地质技术人员的论证，结合勘测到的地质数据资料，可以有效掌握煤层实际情况，了解在煤矿开采过程中可能发生的问题，从而制定出合理的预警方案，从源头上根除水害事故。3结语由于煤矿复杂地质构造以及技术水平的影响，防治水工作效果并不理想，对煤矿企业安全生产带来极大威胁。应用综合物探技术加大对煤矿煤炭资源开采前的积水、陷落柱等水源监测，可有效减缓煤矿水害事故的发生。参考文献1孙坤.综合物探方法在煤矿防治水中的应用分析J.当代化工研究，2021（15）：56-57.2姚龙刚.综合物探方法在煤矿防治水中的应用J.当代化工研究，2021（5）：71-72.3付雯博，范美玲，李涛.谈物探方法在煤矿地质灾害勘查中的应用J.内蒙古煤炭经济，2021（22）：201-203.4董江鑫.井下综合物探方法在探测贺西煤矿 4 号煤层底板灰岩含水性的应用D.太原：太原理工大学，2020.（编辑：苗运平）（下转第 245 页）穆海斌：物探方法在煤矿防治水中的应用2272023 年第 5 期Application of Trough Wave Seismic Technology in Detection of Tectonics in Mining FaceGao Hao（Liuwan Coal Mine,Shanxi Fenxi Mining Industry(Group)Co.,Ltd.,Xiaoyi Shanxi 032303）Abstract:In order to master the distribution of tectonics in 3506 fully mechanized mining face,the trough wave seismic detection technologyis applied to the detection of mining face structure,and the trough wave reflection method and trough wave transmission method arecomprehensively used for detection,and the layout of measuring points is determined according to the site conditions.Arrange detectionpoints at an interval of 10 meters and excitation points at an interval of 20 meters in the mining roadway and cutting hole of the mining face.Interpreting and analyzing the data obtained from the exploration,it was found that there are four faults within the mining area with a dropexceeding the thickness of the coal seam,and the distribution position and extension direction of the faults were determined.Subsequently,during the recovery of the 3506 fully mechanized mining face,slot wave seismic faults were exposed with a positional deviation of 1020meters,indicating that the detection results are reliable and can guide the production of the mining face.Key words:slot wave earthquake;seismotectonics;geophysical technology;fault;coal miningResearch on Dust Control Technology for Comprehensive Excavation Roadways in MinesXing Kai（Shanxi Coking Coal Huozhou Coal Electric Jinneng Coal Industry Co.,Ltd.,Jingle Shanxi 035100）Abstract:In order to improve the problems such as high dust concentration at the head and bad working environment of workers during theexcavation of the fully mechanized roadway,based on the on-site dust situation of 3503 transport roadway,technical measures such ascomprehensive use of spray dust reduction,coal seam water injection and long pressure short extraction dust reduction are proposed.Dustreduction by spray can reduce the amount of dust produced during the cutting period of the fully mechanized roadheader,the working periodof the transfer point and the crushing point,reduce the intensity of dust produced during roadway excavation by coal seam water injection,and improve the head-on air quality of tunneling by long pressure short pumping.The dust concentration at the front of the excavation wasrelatively low,achieving significant dust control effects.Key words:tunnel excavation;digging machine;spray dust suppression;coal seam water injectionApplication of Geophysical Methods in Water Prevention and Control in Coal MinesMu Haibin（Luan Chemical Industry Sijiazhuang Company,Xiyang Shanxi 045300）Abstract:Based on the analysis of the survey principles of transient electromagnetic method and three-dimensional seismic method,combined with the actual situation of coal mine water prevention and control at present,the application strategies of the above twogeophysical methods in coal mine water prevention and control work are analyzed in detail.The analysis shows that the transientelectromagnetic method can be used for the survey of goaf,coal seam tectonics and collapse column,but the three-dimensional seismicmethod is more accurate for the detection of collapse column,because the collapse column is mostly formed due to the collapse of the bottomlayer,which is a cement body,showing a low density and loose structural characteristics.Key words:coal mine water prevention and control;transient electromagnetic method;three-dimensional seismic technology针对生产中出现的问题进行分析，并提出了可靠的解决方案，保证气刀系统稳定运行，实现了高表面面板的稳定生产。参考文献1董继广.热镀锌生产线气刀自动控制的研究N.中国金属通报，2019-11-30（4）.（编辑：苗运平）Common Faults and Measures of Cold Rolled Galvanized Air KnifeLi Liansheng,Liu Zhenjie（Cold Rolling Plant of Hanbao Company,HBIS Group Hansteel Company,Handan Hebei 056015）Abstract:This article mainly introduces the composition and working principle of the Hanbao cold rolling air knife device,and proposescorresponding measures and improvement plans based on the problems that occur during the production process,such as the closure of theair knife lip,the cleaner,and the fan system.It effectively solves the air knife faults on site,improves the stability of the air knife and productquality,and provides effective guarantees for the production of high surface automotive panels.Key words:galvanizing;air knife;principle;fault;measures（上接第 213 页）（上接第 217 页）（上接第 227 页）李连胜，刘振杰：冷轧镀锌气刀常见故障及措施245