全方位探测仪在煤矿防治水工作中的应用

王晓阳

(山西石港煤业有限责任公司，山西 晋中 032699)

1 引言

该煤矿是一座兼并重组矿井，井田位于左权县寒王乡境内。矿井采用斜井、单水平、煤层大巷开拓方式，设设混合提升斜井，瓦斯管路斜井和猴车斜井，设计生产能力0.9Mt/a。开采水平标高为913m，开采深度由1364.97m-674.97m标高，水文地质类型中等，在开采过程中，工作面内陷落柱、断层实际情况：断层落差大多较小，陷落柱规模也不大。水害是影响矿井安全生产的五大灾害之一。探测采区前方富水异常区是解决水害的主要手段。通过使用YTD400型矿井全方位探测仪与钻探相结合，有效的解决了该矿水害隐患。

2 全方位探测仪超前水文地质预测预报的基本原理及测点布置

利用在巷道围岩层中建立全空间人工电场，对电场的变化规律进行监测，得出视电阻率，然后绘制电阻率曲线图或剖面图，分析成果图件，从而达到预测巷道周围岩层中含水情况的目的。岩石的视电阻率与空隙内赋水性、空隙空间特征密切相关，通过对电性差异分析，结合空间电场理论及相关资料辅助处理，能够得出巷道周边围岩电场变化情况，从而确定围岩水文、地质情况。

2.1 全方位探测仪超前探测的原理

一个供电电极超全空间均匀介质的A点进行供电，另一个电极布置在无穷远B点。即2个电极之间的距离非常远，记录点的电位主要受A点影响，B点产生的影响微弱，可以忽略。A电源建立的电场视为单电源电场。即A点为中心点，向周边均匀放射电流，每个球形等位面上的电位均等，等位面的变化是是电性异常的反映。如图1、图2所示。

图1 点电源电位及电力线分布示意图

图2 超前勘探原来示意图

常用的井下直流电法勘探主要有四极测深装置、三极测深装置。实际探测时，需要按照探测目的及施工条件确定。该矿多选用三极探深装置对巷道掘进工作面前方的岩层寒水行、陷落柱等进行超前探测。

2.2 布置方法

在掘进工作面距迎头10米处布置供电极A1、A2、A3，间距4m，接收极M、N极间距6m，在掘进工作面迎头后300m处布置B极作为无穷远极，距供电极A1极12m开始跑极(图3)，观测记录各点视电阻率，然后在计算机上绘制A1、A2、A3点视电阻率曲线图。以各条曲线上距A1供电点等距低阻点为依据，分别以A1、A2、A3点为圆心绘圆，三圆相交点即为前方低阻异常点。

3 直流电法技术的优点和用途

直流电法技术成熟、适应性强。适合探测巷道掘进头前方断裂破碎带的富水性和陷落柱的导水性、明确区分贫富水区域、确定放水孔位置及评价水害安全性等。

图3 超前探测施工装置图

4 实例分析

为杜绝较大水害事故，我矿采用物探加钻探的探放水方案，通过对施工巷道进行全方位探测试验，根据探测结果对水文地质异常区域进行钻探验证，待钻探验证无异常时方可继续掘进，现将全方位探测与钻探在我矿实际联合使用情况进行实例应用，如图4所示。

图4 15107回风巷全方位超前探测成果

可见，低阻区域为煤头往里4-5m、66-70m；高阻区域为11-15m、36-41m、80-82m。根据成果图初步分析煤头往里4-5m、66-70m为含水异常区域，需进行“有掘必探”钻探工作验证，验证过程中要加强此区域的检测。经过“有掘必探”工作验证煤头往里100m无水后，方可进行掘进施工，

5 井下直流电法技术应用中需注意的问题

该矿采用全方位探测仪对多个工作面进行探测，探测结论得到巷道掘进的验证，有效率达70%以上。工作面进超前探测时，干扰因素主要有四方面：受铁轨、皮带架、矿车、水沟等等干扰物；巷道底板湿度不同、存在积水；干燥区段干燥造成接地电阻偏大；线缆漏电干扰。

实践表明，电器产生的干扰微弱，可不计。金属干扰物可采用电极远离的方式减弱其干扰；巷道底板湿度不均匀区域，采用M、N极间物性均匀来降低干扰；巷道干燥段可以采用电极埋深或电极孔中加入盐水、赛黄泥等措施降低干扰。

干扰因素是探测准确性的关键决定因素，因此在实际操作中要采取合理措施，降低干扰，以得到较为真实、合理的数据。

6 结论

井下直流电法探测技术理论成熟、方法多样、适用性强、经验性强。需要通过实践应用，不断拓实经验，掌握规律，以做好防治水探测工作。