综合探测技术在巷道超前探测中的应用

董一鹏

（晋能控股煤业集团公司晋华宫矿，山西 大同 037016）

工作面回采过程中，对工作面水害情况了解不够透彻，严重影响工作面回采安全[1-3]。传统探放水钻孔施工工程量大，且存在探水盲区，无法满足工作面水害整体防治要求[4-8]。

晋华宫煤矿8714工作面运输顺槽和回风顺槽掘进过程中，存在涌水异常的现象，工作面中间位置水害情况无法把握。为解决以上问题，现采用综合物探的方法对工作面水害情况进行探测研究。

1 矿井及8714工作面水文地质概况

晋华宫煤矿隶属于山西大同煤业有限公司，矿井可采存储量为1.5亿t，属于高瓦斯矿井。目前矿井开采至307盘区，8714工作面为备采工作面。8714工作面走向长1560 m，倾向长196 m，所采煤层为12-2#层，距离上覆11#煤层平均距离25 m。12-2#煤层平均厚度4.5 m，平均倾角5°，煤层直接顶板为细砂岩，平均厚度2.7 m。根据水文地质报告可知，12-2#层307盘区灰岩水位900 m，工作面带压0.8 MPa，隔水层厚度29.17 m，最大突水系数为0.006～0.034 MPa/m，低于0.06 MPa/m。一般情况下，含灰岩溶水不会底板突水，突水危险性较小。

工作面区域存在4个断层。其中，F1断层为正断层，断距2.5 m，倾角70°，距离切眼253 m；F2断层为正断层，断距1.7 m，倾角65°，距离切眼353 m；F3断层为正断层，断距0.3 m，倾角60°，距离切眼964 m；F4断层为正断层，断距0.5 m，倾角60°，距离切眼984 m。8714运输巷和回风巷掘进至F4断层时出现涌水量异常的现象，最大涌水量0.6 m3/h。

2 8714工作面水害物探及结果分析

为研究8714工作面水害情况，现采用物探的方法对8714工作面水害情况进行探测分析。采用的物探仪器为WKT矿用本安型无线电波坑道透视仪。由于不同介质对电磁波能量的吸收存在差异，根据相关研究可知，电阻率低的介质对电磁波的吸收作用较大，当岩层介质中存在断层、含水层等情况时，对电磁波会出现折射或反射的情况，从而导致电磁波能量损耗。WKT矿用本安型无线电波坑道透视仪正是利用不同介质中电磁波信号传输差异性原理对岩层中地质构造、含水层等情况进行物探研究，通过发射电磁波信号，然后对电磁波信号进行接收，对衰减情况进行反演分析，最终得出岩层中水文地质情况及构造情况。

物探过程如下：

（1）布置测点：分别在8714工作面运输顺槽布置信号发射点，8714回风巷布置信号接收点，发射点和接收点间距均为10 m。

（2）数据采集：8714运输顺槽测点为发射信号点，8714回风巷为接收点，对接收的数据进行储存。

测点布置情况如图1。通过对探测数据进行反演分析，得出8714工作面电磁波吸收系数等值线图如图2。

图1 8714工作面坑透测点布置图

图2 8714工作面坑透吸收系数等值线图

根据图2物探结果可知，距离切眼210 m位置点、450 m位置点存在电磁波衰减异常现象，推测其中存在水害情况。其中距离切眼210 m位置区域存在电磁波衰减异常区域较大，推测出现以上情况主要原因为存在较大裂隙带，同时充水导致信号异常区域扩大。对于两个区域是否存在水害及水量大小无法确定，需要进行钻探验证。

3 8714工作面钻探验证

为确定坑透效果，现分别在距离切眼210 m位置点、450 m位置点施工钻孔，对水量进行观测。钻孔设计如图3，钻孔参数见表1。

图3 验证孔设计图

表1 钻孔参数表

不同钻孔涌水量情况如图4。

图4 钻孔涌水量统计图

由图4可以看出，距离切眼450 m位置点不存在水害情况，电磁波吸收数据异常主要由于该区域存在断层构造，断层构造断距较大，出现电磁波异常现象。距离切眼210 m位置水量较多，最大涌水量0.58 m3/h，经过12 h的放水作业，钻孔涌水量降低到0.11 m3/h。1#钻孔、2#钻孔仅仅为验证孔，依旧无法满足探放水需要，该区域可能依旧存在大量水，因此需要进一步补充钻孔进行探放水作业。3#

钻孔和4#钻孔涌水量较少，经过12 h的放水，最终没有水涌出，因此推测该区域无水害危险性。水害主要位置点位距离切眼210 m位置点，后期补充探放水钻孔，工作面回采前做好超前治理措施。

4 结语

运用物探技术对8714工作面水害情况进行探测，使用钻探方法进行验证，得出以下结论：

（1）8714工作面区域含水层水害影响较小，区域内存在4个断层构造，会产生导水通道，影响工作面安全生产。

（2）WKT矿用本安型无线电波坑道透视仪探测结果显示，距离8714工作面切眼210 m位置点、450 m位置点存在信号异常，可能存在水害隐患。

（3）在8714工作面切眼210 m位置点、450 m位置点施工钻孔并进行涌水量观测，结果显示210 m位置点水量较多，450 m位置点水量较少，基本无水害影响，为工作面防治水提供了水文地质依据。