综合物探技术在综采工作面防治水中的应用探析

＊王建斌

（山西凯嘉能源集团有限公司 山西 032000）

引言

从深部煤炭资源开采实践来看，面临的地质条件相对于先前更加复杂，传统的物探技术在很多方面表现出明显的不足，影响到综采工作面的整体开采效果。在这种情况下，选择使用综合物探技术可有效提升物探效果。因此，对综合物探技术在义棠倡源煤矿090701综采工作面防治水中的应用进行分析有着较为重要的意义。

1.工程概况

090701综采工作面西侧为090703轨道巷、北侧为矿井保安煤柱线，东侧为矿井保安煤柱线，南至南翼七采区准备大巷。在掘进两顺槽期间主要以顶板滴淋水为主。巷道底板标高在+774m～+840m之间，奥灰水水位在+923.5m左右，该巷道为带压开采，煤层底板带压约1.5MPa。

(1)090701综采工作面掘进期间“三探”情况

工作面物探情况：根据三维地震勘查报告，090701综采工作面运输顺槽最近距离西侧有一陷落柱，该陷落柱编号为X8，形状近似椭圆形，发育于9#煤，长轴方向N85°E直径123m，短轴方向N5°W直径90m，面积9222.79m²，掘进期间除采用公司瞬变电磁探测外，先后邀请华盛水文地质局物探队伍进行瞬变电磁及MSP震波专项物探，后期我公司自行进行了钻探验证，无钻孔出水现象。

(2)工作面掘进期间钻探情况

①090701综采工作面轨道顺槽

在090701综采工作面轨道顺槽掘进期间钻孔均无出水现象，该巷道掘进至联络巷往前10m位置时，迎头见一落差35m正断层，断层面无出水现象，现迎头层位为砂岩。

②090701综采工作面运输顺槽

090701运输顺槽在掘进期间进行探水，钻孔均无出水现象。

③090701综采切眼

090701综采工作面切眼掘进期间探水工作，钻孔均无出水现象。

(3)工作面掘进期间化探情况

掘进期间针对顶板淋水现象均做了水质化验，经比对化验水质结果，确定水质类型为K21顶板含水层水。

(4)工作面内物探及坑透情况

工作面顺槽在掘进期间，严格执行《探掘分离制度》，实行“物探先行，钻探验证”，两顺槽每60m进行一次物探探测，工作面形成后分别采用了瞬变电磁法和无线电波坑透法两种物探方法对工作面进行物探，并对物探结果进行分析和总结。

(5)钻探情况

工作面在回采前，工作面内无异常区域时，采用4000s坑道钻机分别在工作面两顺槽之间垂直于工作面每隔50m布置一个探水孔，钻孔探水眼与两顺槽夹角为90°，与煤层顶板夹角为0°，钻孔深度不小于设计深度，探眼方向总体朝工作面推进煤层方向。

经物探、钻探探测及验证，工作面范围内无明显水害隐患存在，在回采过程中，加强水文地质观测，尤其在过沟槽时，发现异常情况及时上报，注意新出现的突水点，记录涌水量和水压。维护好排水系统，保障其可以正常运行。

2.综合物探技术在090701综采工作面防治水中的应用要点

(1)090701综采工作面地球物理特征

在原岩情况下，随着岩性的差异，导电性也会有明显的差异。从电阻率来看，煤层、灰岩整体的电阻率偏高，砂岩的电阻率相对偏低，页岩、泥岩等电阻率相对更低。若岩层、煤层中存在大量的裂隙，特别是含有水时，电阻率下降较为明显。这是对090701综采工作面使用综合物探技术的前提。在090701综采工作面开采之前，为了将090701综采工作面所面临的地下水的情况，全面的掌握，本次选择使用了音频电穿透技术、井下电测探技术等对工作面面临的地下水情况进行了全面的探测。

(2)电测深探测技术应用技术要点

该技术主要是应用视电阻率探测的方式，将目标探测范围内整体的含水情况全面的探测出来，该探测开展的基础是岩层内存在的导电性差异。见图1所示。在开展本次探测时，技术人员将测量电极M与N固定不动，同时将供电的电极B固定下来。然后移动电极A，通过从近到远的方式进行移动，在电极A逐步移动的过程中，M与N为中心点的电场整体的分布情况就可以较好的掌握，从电场的分布情况，探测出奥灰水整体的变化情况。

图1 电测深探测技术原理图

(3)音频电穿透技术

随着岩性的不同，表现出的导电性也有着明显的差异，表现为对人工电场分布情况的不同。技术人员通过使用专门设备对人工电场分布情况进行全面的观测，音频电穿透技术就是以上述为原理。在本次物探时，技术人员在两个巷道内同时开展，将供电的电极A1与A2相对固定，然后将测量电极M与N分别移动，然后将工作面发射点作为中心，开展扇形扫描，实现对工作面的全部探测。见图2所示。

图2 音频电穿透技术应用原理图

(4)物探探测资料处理分析

首先，技术人员将电测深测量得到的原始数据通过分类筛选的方式输入到软件中，然后使用专用处理软件对视电阻率进行计算，并开展深度反演练矫正，通过SUFER数据处理软件绘制得到电阻率变化曲线图，也就是电测深解析曲线。其次，对音频电穿透技术测量得到的数据，通过分析筛选的方式输入到软件中，并使用SUFER数据处理的方式，绘制得到二维视电阻等值曲线，通过与工作面地质图全面结合的方式，形成最终的音频电穿透成果图。

在具体解析时，电测深技术选择使用的是专用软件将视电阻率的等值线图绘制出来，不同深浅的颜色，表示的是不同的视电阻率。色界代表的是视电阻率对数的高低，随着数值的下降，视电阻率对数也会随之下降，富水性也就越好。若岩层整体的连续性相对较好，那么得到的视电阻率对数等值线可以将巷道底板整体的变换规律表现出来。所以，选择使用反映视电阻率的对数等值线的色阶表现出的整体变化情况，就能够将工作面前方的低阻异常区域较好的定位，然后技术人员再结合工作面已经探测得到的水文地质情况，从而预测出富水区域整体的异常情况。对于音频电穿透探测资料的解释，岩石表现出的电性差异是根本，通过使用专用软件的方式将煤层底板视电导率计算出来。通过SUFER专用软件将音频电穿透CT解析曲线图表现出来，不同深浅的颜色变化，代表的是不同的电导率分布情况。不同色界代表的是电导率的差异，随着电导率的增加，煤岩层整体的富水能力也有着较大的差异，从而将工作面前方隐伏的构造异常区域较为精准的反映出来。

3.结束语

综上分析，在日益复杂的开采条件下，综采工作面防治水工作难度相对于先前提升明显，各种类型的安全隐患也相对于先前增加明显，因此，在综采工作面开采过程中，选择使用综合物探技术对于提升综采工作面工作的安全性、高效性非常关键。因此，这就需要煤矿企业充分认识到使用综合物探技术的重要性，结合煤矿企业的实际条件，将综合物探技术高质量、高效率应用到煤矿综采工作面开采中，有效提升煤矿综采工作面的物探效果，保证开采安全。