利用物探技术保障工作面安全优质施工

高飞

摘 要： 林南仓矿业分公司为生产衔接需要提出对工业广场区域进行条带式开采方案，并经论证其可行性之后实施，定其采区为二水平西一采区，2121工作面作为首掘首采面，需要大量物探结果保证其安全，分别采用全方位电法、瞬变电磁法及坑道透视法对其进行探查，并结合钻探及井巷工程进行验证和比较分析，保证水文地质安全同时，又可提高物探方法准确度。

关键词： 二水平西一采区；2121工作面；全方位电法；瞬变电磁；坑道透视法

Abstract： Linnane warehouse mining branch joining for production need to strip mining scheme of industrial square area， and demonstrated its feasibility after implementation of the mining area of two level west mining area， 2121 working face as the first dig mining face， need a lot of geophysical exploration results to ensure the safety of its respectively using an omni-directional electrical method and transient electromagnetic method and tunnel perspective to probe， combining with drilling and mine engineering verification and comparison analysis， ensure the safety of hydrogeology and at the same time， and can improve the accuracy of geophysical exploration methods.

Keywords： The west area two level 2121 working face The full range of？electric The transient electromagnetic Penetrating method

前言

林南仓矿由于生产衔接的需要，对工业广场压煤进行条带式开采方案，并经具相关资质部门反复论证，确定其可行性方案之后开发二水平西一采区。

二水平西一采区水文地质资料匮乏，采区中部控制钻孔仅为两个，2121作为采区首掘首采工作面，急需大量物探手段进行超前探测，确保施工在安全可控范围内。

一、物探手段介绍

（一）全方位电法探测原理及主要功能

原理：通过布置在巷道内的供电电极在巷道周围岩层中建立起全空间的稳定人工电场，该稳定电场特征取决于巷道周围岩石的电性特征及其赋存状态，再通过测量电极观察和研究地壳周围人工电场的变化和分布规律，使用全空间电场理论处理和解释，进而得到巷道周围岩石中引起电场变化的水文、地质构造等状况。

功能：巷道掘进头超前探测，单巷道顶、底板及侧帮探测，工作面顶底板探测。

（二）瞬变电磁探测原理及主要功能

原理：瞬变电磁法是利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲场，以激励地层介质感生电磁场，在一次脉冲场间歇期间利用同一回线或电偶极接收感应电磁场。其物理基础是电磁感应原理，根据此理论，在电导率和磁导率均匀的大地上，铺设输入阶跃电流的回线，当发送回线中电流突然断开时，在下半空间就要被激励起感应涡流场以维持在断开电流前存在的磁场，此瞬间的电流集中在回线附近的地表，并按指数规律衰减。

功能：超前探测和工作面内部探测。

（三）坑道透视探测原理及主要功能

原理：电磁波在地下岩层中传播时，由于各种岩、矿石电性的不同，它们对电磁波能量吸收不同，低阻岩层对电磁波具有较强的吸收作用，当波前进方向遇到断裂构造所出现的界面时，电磁波将在界面上产生反射和折射作用，也造成能量的损耗。因此，在矿井下，电磁波穿过煤层途中遇到断层、陷落柱或其它构造时，波能量被吸收或完全被屏蔽，则在接收巷道收到微弱信号或收不到透射信号，形成所谓的透视异常。

主要功能：工作面内部探测。

二、物探工程实施

（一）全方位电法探测

2121工作面在进行采掘活动中对其进行一次电法探测，探测异常区位置在上风道21+5点附近，确定2个异常区，其中1号异常区位于原1129老空区内部，另外一个在2121上风道南部，这两个区域异常反应较弱，初步断定为弱含水区域。

（二）瞬变电磁探测

区域瞬变电磁探测可分为两个阶段，第一阶段为巷道掘进时的超前探测，探测具体范围在下运道21-13点前12.3米至上风道21+10点前9米，在半径为108米的半圆形区域实现探测结果面覆盖，预测在下运道南部及下运和切眼存在2个富水异常区。第二阶段为巷道掘进完成准备回采前探测，为进一步掌握工作面构造及含水层赋存状态，对工作面内部进行全方位立体式探测，共计探查工作面内部富水异常区5个，分别为2个顶板及3个底板富水异常区。

（三）坑道透视探测

针对全方位电法及瞬变电磁探测对构造反映不明显的特点，为了实现工作面多角度多方式探查，采用坑道透视探测对工作面进行补充探查，此次探测共探查为构造异常区1个，位于下运道21-7点至21-8点北部位置。

采用三种物探方法，经过多次探测对工作面内部实现由点至面的空间立体覆盖，对指导生产起到至关重要的作用。

三、对物探结果验证

（一）采用验证方法

主要采用钻探和井巷工程相互结合，前期对异常区范围布设多点式钻孔，达到异常区内部全覆盖探查。在随后，井巷工程施工过程中采用实时跟踪观测。

（二）验证结果

通过验证结果整体分析，全方位电法准确率为50%；瞬变电磁法准确率为66%；坑道透视法准确率为100%，综合分析林南仓矿多年来物探整体工作，认为物探手段其准确率在50%左右上下波动。

四、综合分析物探技术优缺点

（一）物探技术在矿山生产应用的优点

1.操作简单：物探实施无需大量施工人员。

2.施工效率高：整个物探工作只需单个工作日即可完成，做到了节支和省时。

3.保证安全性较为可靠：虽然物探结果准确性仅为50%左右，但大量结果证明，物探证明其不存在异常区范围内，出现大型构造及突水可能性很小，基本做到“不保证异常区肯定是水文地质异常体，但保证无异常反应区域为生产安全区域”。

（二）物探技术在矿山生产应用的缺点

1.要求施工及数据处理人员素质高：物探数据在采样过程中及对数据进行处理过程中，从采样到结果成图，需要大量有着丰富经验及业务素质精湛专业人员进行操作。

2.受复杂水文地质因素影响较大：在水文地质复杂区域，其準确性较差。

3.准确度稍差。

参考文献

[1] 刘天佑. 地球物理勘探概论[M].地质出版社，2007.

[2] 朱炎铭、毛善君.林南仓矿业分公司矿井地质报告[R]. 中国矿业大学与北京龙软科技发展有限公司，2008.

[3] 张明学.地震勘探原理与解释[R]. 石油工业出版社，2010.endprint