综合物探技术在羊东矿8468 工作面的应用分析

王占礼

（冀中能源峰峰集团有限公司 羊东矿，河北 邯郸 056001）

1 概 况

羊东矿8468 工作面为4 号煤综采工作面（图1），标高为-650—-710 m，运料巷长为660 m，溜子道长690 m，采宽90 m。该工作面地质条件较复杂，煤岩层走向为N53°W～N84°E，倾角2°～28°，平均14°，煤层厚度1.20～1.96 m，平均厚度1.3 m，煤层稳定，结构简单。

图1 羊东矿8468 工作面物探施工平面图Fig.1 Plane of geophysical exploration construction in No.8468 face of Yangdong mine

该工作面开采煤层顶板为野青灰岩含水层，含水层富水性弱，随巷道掘进揭露以滴淋水形式可逐渐疏干，一般不会对正常掘进造成影响。底板含水层依次为伏青灰岩含水层、大青灰岩含水层、奥灰含水层。伏青含水层近3 a 最高水位为-605 m，根据工作面周边809 号钻孔资料分析，距野青煤层最小间距29.56 m。大青含水层近3 a 最高水位为-360 m，根据工作面周边809 号钻孔资料分析，该含水层与野青煤层最小间距70.53 m。奥灰含水层近3 a 最高水位为+136 m，根据井田煤系地层综合柱状图资料分析，该含水层与野青煤层最小间距115.55 m。

2 目的任务

为满足回采安全需要及相应煤矿生产规定，提出以下探测任务。

（1） 运用井下无线电波坑道透视技术探测8468 工作面内影响幅度大于1/2 煤厚的隐伏构造的分布情况。

（2） 运用井下电测深技术探测溜子道底板下120 m 以浅岩层含水异常体的分布情况。

（3） 运用瞬变电磁技术查明8468 工作面内部及外帮60 m 水平范围内、底板下120 m 以浅垂向范围内含水异常体的分布情况。

根据以上工作面地质条件及需要解决的问题，采用了无线电波坑道透视、电测深、瞬变电磁3 项物探技术，形成综合物探解释。对8468 工作面内部构造和工作面内部及外帮60 m 水平范围内、底板下120 m 以浅垂向范围内含水异常体的分布情况进行综合探测。

3 仪器设备选型

物探设备的选型主要依据的是圈定工作面的地质情况，该工作面施工范围内，工作面长675 m，宽度平均约为80 m，据此选定的物探仪器设备选型及参数见表1。

表1 物探仪器设备选型及参数Table 1 Selection and parameters of geophysical exploration instrument and equipment

4 工作设计

4.1 无线电波坑道透视

设计探测范围为8468 整个工作面。该工作面平均长675 m，沿轨道巷、溜子道分别布置发射点14 个，共计28 个。发射点间距50 m，每个发射点接收15 个点，接收点间距10 m，接收点共计420 个。

4.2 电测深

探测区域为8468 工作面溜子道，长690 m，布置测深点36 个，测点间距20 m，物理测深120 m，测量极距步长5 m。

4.3 瞬变电磁

此次瞬变探测测线布置在溜子道、原8468 溜子道和切眼，溜子道长690 m，原8468 溜子道长1 000 m，切眼长90 m，切眼超前一组。此次瞬变电磁共完成多角度测线长1 850 m。运料巷为原8470 工作面运料巷，已做瞬变电磁探测工作。

溜子道：探测角度为里帮0、-20°、-40°、-60°、-80°，外帮-30°、-60°，共7 个角度，测点间距10 m。

原溜子道：探测角度为外帮-30°、-50°、-70°，共3 个角度。

超前探测：在切眼设计瞬变电磁超前探测1组，探测范围为溜子道切眼处向外90°范围，探测角度为垂向0、-20°、-40°、-60°，共4 个角度。

切眼：探测角度为垂向0、-20°、-40°、-60°，共4 个角度。

8468 工作面瞬变电磁侧向探测角度示意如图2 所示。

图2 8468 工作面瞬变电磁侧向探测角度示意Fig.2 Lateral detection angle of transient electromagnetic in No.8468 face

5 现场条件

溜子道：金属锚网支护，里帮皮带、3 趟铁管距底板约1 m；外帮5 细4 粗电缆距底板约1.5 m。

运料巷：金属锚网支护，巷中道轨，外帮挂有管路，里帮有电缆若干。

切眼：金属锚网支护，靠近里帮有溜子道。

原8468 溜子道：巷道宽约2 m，高2 m，锚网支护，外帮挂有电缆，轨道靠近外帮，皮带靠近里帮，里帮挂有管路、风筒。

6 资料成果解析

6.1 无线电波坑道透视

依据现场数据，绘制8468 工作面无线电波坑道透视实测场强解析曲线图（图3），图中标记了施工平面图中发射点位置点号，横坐标标记为接收点相对位置，纵坐标数值为实测坑透场强值H（dB）。

此次探测工作面宽90 m，坑透探测实测数据整体偏低，运料巷1 号和6 号发射点巷道为岩巷，实测数据和其他发射点接收数据接近，工作面内断层发育，实际揭露断层多，构造复杂。依据图3 结合地质资料揭露情况，共圈定4 处异常区（KT1～KT4），具体位置及分析如下。

图3 8468 工作面无线电波坑道透视实测场强解析曲线图Fig.3 Analytical curve of radio wave tunnel perspective field strength in No.8468 face

KT1：靠近运料巷，位于工作面运料巷测点3号～10 号，向工作面内延伸，异常区附近断层F70-2 和F70-3 揭露，分析为断层向工作面内延伸所致。

KT2：靠近运料巷，位于工作面运料巷测点3号～10 号，向工作面内延伸，异常区附近断分布密集，F70-4～F70-10 揭露，分析为断层向工作面内延伸所致。

KT3：靠近运料巷，位于工作面运料巷测点17 号～45 号，向工作面内延伸，异常区附近断分布密集，测点43 号～44 号揭露有断层F70-12落差6 m，同时揭露断层有F70-11、F70-13 ～F70-18，分析为断层向工作面内延伸所致。

KT4：靠近溜子道，位于工作面溜子道测点37 号延伸至切眼测点6 号，向工作面内延伸，溜子道37 号测点处揭露断层F68-3，落差2.5 m切眼处揭露断层F68-7，落差1.3 m，溜子道揭露断层有F68-4 ～F70-6，分析为断层向工作面内延伸所致。

6.2 电测深

经过专业的数据处理软件处理，形成8468 工作面电测深解析曲线图（图4）。图中视电阻率对数等值线分布均匀，绝对值相对较大，据此说明巷道底板岩层整体富水性相对较弱，存在相对较大的富水区可能性较低，故电测深没有圈定相对低阻异常区。

图4 8468 工作面电测深解析曲线图Fig.4 Analytical curve of electrical sounding in No.8468 face

6.3 瞬变电磁

瞬变电磁采集到的数据首先进行预处理，然后采用专用的TEMINT 处理软件，对原始二次磁场数据处理，后将数据信息转换为电位信号。然后再经过预处理—畸变校正—全程视电阻率反演计算—二维剖面成像等处理过程，获得“深度—视电阻率对数”二维数据体，最后绘制瞬变电磁电阻率对数等值线断面图（图5），经分析后得出以下结论。

图5 8468 工作面瞬变电磁电阻率对数等值线断面图Fig.5 Section diagram of transient electromagnetic resistivity logarithmic isoline in No.8468 face

（1） 此次瞬变电磁探测，从原始数据反演后分析确定，有效数据成图解析距离为150 m，数据盲区为20 m。

（2） 结合瞬变电磁探测成果图及矿方水文地质资料，瞬变电磁未圈定相对低阻异常区。

7 结 论

通过综合物探技术，坑透圈定了4 处地质异常区；电测深、瞬变电磁未圈定相对低阻异常区。矿方在此基础上有针对性的进行了钻探验证，并组织了物探工程项目验收。在分析相应资料后，得出以下几点结论。

（1） 坑透圈定的4 处异常区，均为断层向8468 工作面内的延伸所致。圈定的长度、范围等基本和断层实际发育情况一致，取得了良好的探测效果，为其他工作面坑透工作频率选定、发射点设置等提供了充分的依据。

（2） 坑透工作减少了不确定地质构造对8468工作面回采安全的影响，为煤矿节约了煤炭资源，提高了生产效率，保证了工作面回采中对地质构造的提前准备和预测的技术条件。

（3） 瞬变电磁和电测深均未圈定相对低阻异常区，这是在结合矿方钻探、水文地质等资料以及现场施工条件的基础上，同时也考虑了邻近工作面物探成果资料做出的综合分析结果。这种不局限于工作面物探资料的综合分析的方式方法，对减少异常的错报和漏报有重要的作用，减轻了煤矿的钻探施工工作量。