坑透工作对邢台矿25308 工作面地质工作意义研究

郭绍华，高小青

（河北煤炭科学研究院有限公司，河北 邢台 054000）

0 引 言

邢台矿25308 工作面内断层发育，极易造成煤矿安全生产隐患和煤炭资源浪费。矿井地质工作的目的就是确保煤炭开采过程布局的科学合理性，并对煤炭资源的合理利用进行科学的指导，确保煤矿在安全生产的前提下使资源得到最大程度的开发利用。无线电波坑道透视（简称“坑透”） 物探工作是煤矿生产过程中必不可少的地质勘探手段，其具有施工简单、操作方便、探测效果好的特点。坑透和矿井地质工作相结合能够为煤矿安全生产提供坚实的地质保障。

1 概 况

邢台矿25308 综采工作面井下位置南至25300运输上山，西至22306 工作面及fⅡ3-6 断层。北至工业广场五煤保护煤柱线，东南紧邻fⅡ3-5-1断层。该工作面西南部为25306 工作面，工作面内原有巷道25306 探巷已设密闭墙，工作面于-450西翼大巷上方经过。该工作面开采煤层为5 号煤，工作面走向长1 102 m，倾斜长86 ～146 m，煤层埋深标高在-380—-500 m。大倾角10°，最小倾角2°，平均倾角为6°。

25308 工作面为5 号煤工作面，属较稳定可采中厚煤层，油脂光泽。煤岩类型为光亮型，煤质类型为气肥煤。煤层结构复杂，煤层有1 层夹矸，夹矸厚度由薄变厚，随着厚度变大使5 号煤下部煤层变为五下煤。工作面西南部较厚，产状平缓且倾角较小；东北部较薄，煤层最大厚度1.2 m，产状较陡，且倾角较大。煤层厚度为1.0 ～2.4 m，平均煤厚1.66 m。总该工作面由南向北煤层倾角由小变大。

2 工作原理及解析方法

无线电波坑道透视方法是借助于研究高频电磁波在岩石中传播规律，从而揭示地下构造形态的一种物探方法。电磁波在地下岩层中传播时，由于各种岩矿石电性（电阻率ρ、介电常数ε 等） 不同，它们对电磁波能量吸收有一定的差异，电阻率低的岩矿石具有较大的吸收作用。此外，由于地下出现各种构造如断层、陷落柱等，它们对电磁波具有反射和折射作用，也造成电磁波能量的损耗。如果接收机和发射机之间电磁波传播途中，若遇到煤层陷落柱、断层或导电的金属矿体等，电磁波将被吸收或完全被屏蔽。因此，在接受机上拾得的信号显著减弱甚至收不到信号从而形成“阴影”，即电磁波明显衰减的透射异常区。研究煤层与各种岩石及地质构造对电磁波传播的影响（包括吸收、反射、二次辐射等作用） 所造成的各种异常，从而进行地质推断解释，这就是坑道透视法的物理基础断解释，这就是坑道透视法的物理基础。

一般情况下，煤层电阻率与煤层顶底板之间电性差异越大，异常反映越明显，坑透效果会越好。

3 现场施工

3.1 主要任务

依据25308 工作面已知的地质情况，布置坑透工作主要任务，采用坑透技术查明25308 工作面内影响程度大于煤厚的地质构造及短轴大于20 m 的陷落柱分布情况。

3.2 现场布置

探测范围为整个25308 工作面，工作面总长1 145 m，由于工作面前后宽度变化较大，故在前段采用1.5 MHz 的频率，后段采用0.5 MHz 的发射频率。此次25308 工作面共布置坑透发射点47 个，其中运输巷布置23 个，运料巷布置24 个，发射点间距15 m。

探测前将每个观测点标在工作面巷道帮上，并保证井下实际标点位置和图纸相对应，然后按观测之前设定好的频率、顺序、时间表进行观测和记录。在发射机发射前调试好发射机各项参数，悬挂天线的面积尽可能大。发射时保持频率与天线调谐粗调开关一致，调谐电流调到最大。接收机操作人员按规划好的位置、顺序进行探测，保证接收数据的质量和准确性。

测量中合理安排测点位置，注意接收、发射机位置。过程中应尽量避开已揭露的的断层和陷落柱，这样才能尽可能客观的反映实际情况。

3.3 工作环境

25308 运输巷：巷道采用金属锚网支护，巷中道轨；里帮悬挂3 根粗铁管，高约1.6 m；里帮悬挂3 粗，4 细电缆，高约1.8 m；在0~ 70 m 底板有积水；在850~1 000 m，巷道顶板有淋水；在切眼处有较多铁器堆积。

25308 运料巷：巷道采用金属锚网支护，巷中道轨；里帮有皮带，悬挂线缆若干，高度大于1.7 m；外帮有3 根铁管，高约1.6 m；在0~100 m 巷道底板较潮湿；在850 ~ 1 000 m，巷道顶板有淋水；在切眼位置有掘进机头。

25308 切眼：巷道采用金属锚网支护，巷中采用单体液压支柱支护，在70 m 附近有水池。

坑透理论实践证明，探测环境中动力设备的干扰对探测有严重的影响。在探测过程中电缆应停电，特别当接收、发射巷道有电缆相互沟通时候，坑透工作将无法进行。此外，应尽量远离金属导体，排除影响。

4 资料解析

4.1 解析方法

25308 工作面坑透资料处理采用实测场强分析进行解析。实测场强分析法是坑透数据处理最基本、最简单方法。煤矿井下坑透实测场强数据经过数据录入，进行预处理后利用专业数据处理软件绘制实测场强解析曲线图，将实测场强值进行对比。

4.2 分析结果

25308 工作面经过数据分析，绘制25308 工作面无线电波坑透实测场强曲线图（图1）。结合巷道实际揭露地质资料及此次坑透实测场强信号的强弱分析，在工作面探测区域内发现5 处坑透异常区，异常圈定成果如图2 所示。

图1 25308 工作面无线电波坑透实测场强曲线图Fig.1 Measured field intensity curve of radio wave pit penetration on 25308 working face

图2 25308 工作面坑透异常圈定成果Fig.2 Result of delineation of pit penetration anomaly on 25308 working face

KT1：位于工作面0 ～60 m，由运料巷2 号、7 号发射点和运输巷2 号、7 号发射点圈定，分析为f2-9 断层向工作面内延伸。

KT2：位于运料巷200 ～230 m，由运料巷23号发射点和运输巷22 号发射点圈定，分析为运料巷f25306-1 断层向工作面内延伸。

KT3：位于运料巷400 ～430 m，运输巷430～460 m 处，影响范围贯穿工作面；由运料巷43号发射点和运输巷43 号、47 号发射点圈定，分析运料巷和运输巷掘进揭露的f25308-1 断层在工作面内延伸。

KT4：位于运料巷820 ～870 m，由运料巷77号、82 号、87 号发射点和运输巷77 号、82 号、87 号发射点圈定，影响范围向工作面内110 m，分析为-450 西翼大巷揭露的f450-1 和f450-2 断层向工作面内延伸。

KT5：位于运料巷970 ～1 150 m，运输巷巷1 000 ～1 150 m，影响范围贯穿工作面，由运料巷97 号、102 号、107 号、112 号发射点和运输巷102 号、107 号、112 号发射点圈定，分析为运料巷揭露的f22300-1 断层和运输巷揭露的f25308-4、f25308-5 断层向工作面内延伸。

5 结 语

25308 工作面坑透工作是在其巷道掘进完成并圈定工作面后施工的，现场的施工条件满足要求，分析过程结合巷道掘进揭露的地质构造，形成的成果对矿方地质工作产生了重大的指导性意义。25308 工作面内断层发育，地质情况较复杂。坑透工作较好的解析了工作面内存在的地质构造情况，并对重点区域圈定异常区。矿方针对坑透工作成果，对25308 工作面进行打钻验证，其钻探验证情况和成果基本一致。