百善礦復(fù)采工作面三角煤開采底板水電法探查

1、百善礦復(fù)采工作面三角煤開采底板水電法探查摘要復(fù)采工作面為邊角三角煤區(qū)，開采面積 小，受斷層及老空區(qū)等因素影響，防治水工作較為困 難。本文采用并行三維電法對皖北百善礦復(fù)采工作面 底板水進(jìn)行探測，查明了復(fù)采工作面底板的相對富水 區(qū)，有效地指導(dǎo)了底板水防治工作，保障了復(fù)采工作 面的安全回采。關(guān)鍵詞 復(fù)采工作面 三維電法 富水區(qū) 防治水 中圖分類號 TD82 文獻(xiàn)碼 B 文章編號 1000-405X（2014）-6-99-11 引言皖北百善礦為 1977 年投產(chǎn)的老礦，目前加大對斷 層帶、邊角塊段等區(qū)域的找煤力度，延緩礦井服務(wù)年 限。對于復(fù)采工作面，由于工作面面積小，并且還受 到老空區(qū)的影響，工作面探

2、放水工作尤其復(fù)雜。如何 探查復(fù)采工作面三角煤開采的水害情況，對于復(fù)采工 作面安全采煤是至關(guān)重要的問題。目前，對于礦井水害的探查，一般采用“物探先 行，鉆探驗(yàn)證”的原則。直流電法和瞬變電磁法探測 是工作面探放水廣泛采用的方法13。由于復(fù)采工 作面老空巷道多，影響因素復(fù)雜，采用瞬變電磁法探 測難以取得理想的效果；而由于工作面巷道長度短且 不規(guī)則，常規(guī)的高密度電法也很難有效果。故本次用 三維并行電法探查三角煤區(qū)底板水賦存情況，取得了 良好的效果。2 復(fù)采工作面并行三維電法底板探水原理根據(jù)前人研究成果，通常，煤層為相對高電阻率 地層，煤層對頂板或底板范圍電流場具有較強(qiáng)的排斥 作用，則電極布置煤層底板或

3、頂板通常主要反映煤層 相應(yīng)底板或頂板范圍的電性分布情況，可用于探測相 對富水區(qū)范圍 3 。并行電法儀采集的數(shù)據(jù)為全電場空間電位值，保 持電位測量的同步性，很好地壓制了井下巷道中金屬 物品、積水、游散電流等不利影響因素，在工作面探 測中已取得了顯著的效果。通常在回風(fēng)巷和機(jī)巷中分 別沿巷道底板布置電法測線系統(tǒng)，利用并行電法儀采 集各巷道內(nèi)電法測線的電位變化情況。通過雙巷間三 維電阻率層析成像反演，得出工作面雙巷間底板三維 電阻率分布情況。再將三維數(shù)據(jù)體進(jìn)行垂向剖面和水 平切面提取，形成直觀的電阻率立體圖。結(jié)合已知工 作面地質(zhì)資料進(jìn)行綜合分析，可以圈定相對富水區(qū)分 布范圍。3 工作面地質(zhì)概況百善礦

4、681 復(fù)采工作面位于 681 采區(qū)（圖 1），為 該采區(qū)的邊角三角煤， 該面的周邊工作面已回采完畢。 經(jīng)前期鉆孔疏放水工作，頂板裂隙水已消除威脅。復(fù) 采工作面切眼外側(cè)為沿?cái)鄬臃较蛘共嫉膸r漿巖侵入 區(qū)，考慮到工作面煤層底板 50m 以下為灰?guī)r地層，在 巖漿巖侵入邊界附近可能有良好的導(dǎo)水通道，對工作 面生產(chǎn)有較大的底板灰?guī)r水威脅，需要查明復(fù)采工作 面底板灰?guī)r水富水情況，作好相關(guān)防治水工作。4 底板水探測 由于復(fù)采工作面的巷道長度短，為使探測達(dá)到底 板 50m 以下灰?guī)r地層，盡可能拉大電法測線長度，測 線沿機(jī)巷、切眼及回風(fēng)巷彎曲布置（圖 1），測線 1 和 測線 2 測線部分重合，兩測線分別于對應(yīng)

5、的供電電極 B1、B2 點(diǎn)形成電法穿透系統(tǒng)。 電法測線電極距為 5m， 各測線均為64個電極，測線長315m，反演探測深度 可達(dá)75m，滿足底板灰?guī)r水探測要求。采用并行電法儀 AM 法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，現(xiàn)場對各 電極位置進(jìn)行了準(zhǔn)確標(biāo)定，對采集的數(shù)據(jù)經(jīng)解編、拼 接，得到三維電法處理的格式文件，再經(jīng)過三維電法 處理系統(tǒng)反演后，得到該面底板三維電阻率數(shù)據(jù)體。 對該三維數(shù)據(jù)體進(jìn)行切片數(shù)據(jù)提取與成圖，得到了三維切片圖（圖 2）。可見，探測范圍機(jī)巷一側(cè)存在一顯 著的相對低阻區(qū)，電阻率值為 3040Q .m,該低阻區(qū) 最大深度可達(dá) 70m 左右，在底板范圍呈兩頭小中間大 的紡錘形特征。在平面上最大長度為 100

6、m 左右，寬 度為 60m 左右。結(jié)合地質(zhì)資料綜合分析認(rèn)為 1#低阻區(qū) 范圍沿F683-1斷層（落差5m）展布，且較靠近煤層 露頭區(qū)和巖漿侵入?yún)^(qū)，為本次探測范圍主要的相對富 水區(qū)范圍，為底板防治水目標(biāo)靶區(qū)。其余范圍無顯著 的相對低阻區(qū)。經(jīng)鉆探驗(yàn)證，1#低阻區(qū)鉆孔有少量涌水，其余范圍無水。工作面回采期間，工作面無底板 涌水，現(xiàn)已安全回采完畢。該探測結(jié)果有效指導(dǎo)了該 復(fù)采工作面的防治水探測，為復(fù)采工作面的安全生產(chǎn) 提供了地質(zhì)保障。5 結(jié)論 并行三維電法現(xiàn)場布置靈活，探測結(jié)果直觀，能 夠客觀地反映底板相對富水區(qū)，適宜于較小范圍的復(fù) 采工作面三角煤區(qū)的水害探測，有效地指導(dǎo)復(fù)采工作 面的防治水工作。參考文獻(xiàn)1 劉樹才， 劉鑫明， 姜志海，等 . 煤層底板導(dǎo) 水裂隙演化規(guī)律的電法探測研究 J. 巖石力學(xué)與工程 學(xué)報， 2009， 28（ 2）： 348-356.2 劉志新， 于景村， 郭棟 . 礦井瞬變電磁法在 水文鉆孔探測中的