瑞利波探测在防突预报中的应用

胡应旭，胡 洋

(恒源煤电集团公司任楼煤矿生产技术部， 安徽淮北市 235123)

瑞利波探测在防突预报中的应用

胡应旭，胡 洋

(恒源煤电集团公司任楼煤矿生产技术部， 安徽淮北市 235123)

煤层中的瓦斯含量与瓦斯压力一方面与煤层的埋藏深度有重要的关系，另一方面与煤层的赋存条件和地质构造有关，在断层、褶曲、煤层厚度变化区、火成岩侵入区等地质构造附近，瓦斯含量异常活跃，往往易发生煤与瓦斯突出现象。超前预测预报地质构造体附近的瓦斯聚集区，应用有效的防突手段，提前抽排出瓦斯，防止煤与瓦斯突出事故的发生，对于高沼矿井的安全有效开采极其重要。介绍了利用瑞利波探测在防突预报中的应用研究。

煤与瓦斯突出;防突预报;瑞利波探测

1 地质构造体与瓦斯赋存的关系

随着开采深度的增加，矿井的地温、矿压、瓦斯压力及瓦斯涌出量等出现明显或突变增加现象，造成很多高沼矿井向煤与瓦斯突出型矿井转变，给矿井的瓦斯管理及煤与瓦斯突出超前预测预报提出了难题。

地质构造对瓦斯的聚积和排放具有双重作用。在煤层顶板岩性致密、透气性差的条件下，在未受断裂破坏和严重剥蚀的褶皱地区，由于构造的圈闭，致使瓦斯沿煤层向上运移较易，因此背斜顶部较向斜槽部瓦斯相对聚积，瓦斯含量较大，瓦斯压力较高。

在遭受断裂构造破坏的地区，尤其是那些局限于煤层附近，尚未通达地表的掩伏式压性、压扭性断裂起着封存瓦斯的作用，致使断裂附近瓦斯含量增大，被反向断层切割的下盘地段，也有利于瓦斯的封存，瓦斯含量较大。这就为利用探测隐伏地质构造体，预测瓦斯赋存性提供了物理前提。

2 探测实例分析

2.1 地质及瓦斯涌出概况

任楼煤矿Ⅱ7214工作面位于矿井二水平Ⅱ1采区北翼三阶段。该面风巷标高为－620～－640 m;机巷标高为－660～－680 m;工作面走向长660～750 m，平均705 m。本工作面煤层为72、73煤合并区，煤厚平均约5.1 m。据Ⅱ1四车场及下部车场瓦斯测压孔资料，该区72、73煤瓦斯绝对压力为0.9 MPa。另据Ⅱ7211工作面回采资料，该面瓦斯绝对涌出量平均为25.0 m3/min，相对涌出量平均为6.8 m3/t。通过通风区对II7214机、风巷煤层钻屑量、瓦斯压力、瓦斯涌出量等指标分析，评定II7214工作面为有煤与瓦斯突出危险性工作面。

2.2 实际探测情况

为提高II7214机、风巷防突预报的准确性，任楼矿严格按计划对II7214机、风巷进行瑞利波超前探查，并收到了很好的效果，见表1。

表1 Ⅱ7214机巷瑞利波探查成果

从表1可看出:瑞利波探测可以较准确的反映煤巷前方煤层赋存情况，主要体现在以下两方面。

(1)落差大于煤厚1/2的断裂构造的瑞利波反映。2008年8月21日，瑞理波在II7214机巷j7点前43.5 m迎头探查时，发现在获得的10条频散曲线图中，有6条频散曲线在探测前方15～20 m范围内出现“之”字型拐折(即煤岩层分界面)，见图1。分析认为，这可能为一断裂构造影响所致。前期超前预测预报后，采用抽吸式麻花钻杆，对该异常进行探查，在探测前方(即j7点前62 m)有顶钻现象，煤与瓦斯绝对压力达到1.2 MPa，下套管进行抽排，瓦斯涌出量达到34.5 m3/min，相对涌出量平均为8.8 m3/t，瓦斯涌出量相对较大，较为聚集。结果与钻探验证一致，为后期巷道的安全掘进提供了保障。

图1 瑞利波超前探测频散曲线

(2)稳定煤层的瑞利波反映。2008年10月28日，在II7214机巷j10点9～49 m迎头探查，从获得的10条频散曲线图知，本次探测有效距离为40 m(即j10点前9～49 m)，其中在探测前方40 m范围内10条探测频散曲线表现为一条均一直线，未出现“之”字型拐折点，见图2。结合地质资料，推测在迎头前方40 m范围内煤层赋存稳定，无明显构造异常，经巷道验证该范围煤层稳定与探查结果吻合。另外，该段瓦斯释放量稳定，煤与瓦斯绝对压力达到0.3 MPa，瓦斯涌出量达到 0.8 m3/min，相对涌出量平均为0.5 m3/t，瓦斯压力、涌出量相对较小。

图2 瑞利波超前探测频散曲线

3 结论

(1)任楼煤矿通过实践，提出了利用矿井物探手段对有煤与瓦斯突出危险性的掘进头及工作面进行超前地质构造探查，并收到了较好效果。

(2)拓展了物探技术探测领域，打破了物探技术只服务于水文地质的概念。

(3)利用瑞利波超前探测技术，实现了对掘进巷道长距离无伤害地质构造带的较准确超前预测预报，降低了因钻探扰动引起的煤与瓦斯突出现象。

(4)施工面积小，移动方便，便于在煤矿井下(包括独头巷道)使用，对瓦斯突出进行了安全、有效的预测预报。

(5)探测精度比较高，对瓦斯赋集的构造探测，提高了数据的可靠性，能够更准确的对其定位、定量、定性。

［1］ 储绍良.瑞利波勘探—矿井物探应用［M］.北京:煤炭工业出版社，1995.

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［3］ 张碧星，鲁来玉，鲍光淑.瑞利波勘探中“之”字形频散曲线研究［J］.地球物理学报，2002，45(2):263－274.

［4］ 杨天奇，易伟建，吴 奇.瑞利波“之”字形频散的正演及实践对比［J］.煤田地质与勘探，2005，33(3):71－73.

2011－03－13)

胡应旭(1978－)，男，安徽凤台人，从事物探应用技术工作。