工作面底板岩层富水性的综合探测

0 引言顶板水害一直是制约煤矿安全生产的重大灾害之一，纳林河二号井的主要水害威胁为顶板河流相沉积砂岩含水层，对矿井安全生产影响较大。

正常情况下，煤系地层在横向与纵向上的物性变化都有规律可循。

当有构造发育时，一方面会出现层位错动，另一方面是裂隙充水，即局部出现明显的含导水构造。

由于矿井裂隙水的导电性好，使含导水构造在电性上表现出与围岩较大的差异，从而打破了原始地层电性在纵向与横向上的变化规律。

这些变化为以导电性差异为应用基础的电磁法探测技术提供了良好的物性前提。

目前国内外针对工作面隐蔽突水致灾源探查的方法主要有直流电法以及音频电透视法等，电磁类方法主要根据煤层及工作面顶底板岩层电学性质差异进行探测[1-4]。

直流电法勘探受井下空间限制，探测深度一般在100m以内，矿井瞬变电磁法探测的有效深度一般不超过110m[5-8]，因此对工作面宽度大于250m的超宽工作面顶板含水层富水性异常的探测主要采用以透视为主的物探方法。

音频电透视法也是直流电法的分枝，其特点为对低阻异常体反映灵敏、信息采集量大和探测距离远、变频可控、施工效率高。

音频电穿透能够探测到工作面煤层内部及工作面顶底板一定范围内岩层的隐蔽导水构造及富水性异常区，最大探测深度320m[9-10]。

该文以乌审旗蒙大矿业有限责任公司纳林河二号矿井31116工作面顶板音频电透视为例，加以钻探结果验证，证明音频电透视法对顶板富水性探测具有很好的效果，更能适应复杂地质条件下的探测需求[11]。

1 超宽工作面顶板富水性探测重点与难点31116工作面设计走向长1900m，面宽301m（属于超宽工作面）。

据31116工作面平面位置与勘探钻孔之间的距离，取MD43、NL14、MD09、NL24、MD13钻孔资料进行统计。

据相邻工作面导水裂缝带高度探测结果分析，该面采后直接充水含水层主要为3-1与2-1煤层之间的延安组三段含水层和2-1上煤层顶板直罗组一段含水层。

从图1可以看出3-1煤与2-1煤层之间延安组三段含水层和2-1煤顶板直罗组一段含水层分布不连续，对比性差，且在NL24钻孔以南区段钻孔未见砂岩含水层，说明该区段砂岩分布不稳定，且主要呈透镜体展布特征。

矿井井下物探管理制度为加强矿井物探管理，防止矿井水害事故发生，特制订本制度。

1、对于煤矿井下存在资料不清可疑富水区的采掘工作面；水文地质条件复杂、极复杂或存在老窑积水采空区的矿井，应进行“有掘必探、物探先行、钻探验证”的探放水工作，以提高井下探放水效果。

2、物探工作布置、参数确定、检查点数量和重复测量误差、资料处理及解释应符合国家现行有关标准的规定。

3、根据勘探区的水文地质条件、被探测地质体的地球物理特征和不同的工作目的等因素确定勘探方案。

提倡采用综合探测，完善矿井地测数据库和高精度三维地质模型，组构可视化服务体系，实现地测工作的模型化和动态管理。

4、井下物探的主要方法井下物探方法：主要有直流电法（电阻率法）、音频电穿透法、瞬变电磁法、电磁频率测深法、无线电波透视法、地质雷达法、浅层地震勘探法、瑞利波勘探法、槽波地震勘探方法等。

煤矿可根据实际情况选用，并结合钻探对资料进行验证。

5、井下物探探测技术要求井下物探超前探测距离不小于80m巷道向两帮及底板距离不小于30m必须查明探测范围内含水层、含（导）水断层、陷落柱、老窑采空区的富水性及其分布范围。

划分富水区域，提交物探成果资料的文字报告和富水区域平剖面划分图等。

6、超前距离控制进行超前探测的巷道，掘进期间必须执行允许掘进通知单制度；探测老空积水时，超前距离煤（岩）巷不小于30m探测岩层水时，超前距离煤巷不小于30m岩巷不小于20m进行物探的巷道，严格以导线点控制允许掘进距离，采掘单位施工到设计物探位置后及时通知地测科再次进行超前探测。

7、井下物探现场要求采掘区队必须做好物探期间的配合工作，巷道物探区域严禁有积水浮煤；物探时，严禁工作面综掘机、皮带等电器设备运行，应停止掘进；施工单位作业人员要注意保护物探布桩、线，严禁拿、碰、踩、压所布线、桩，采掘区队必须有一人紧盯现场积极配合物探人员物探作业。

8 、物探管理要求（1）水文地质条件复杂、极复杂及存在小煤窑采空积水区的矿井，矿地测部门根据矿井生产接续计划及时编制物探作业计划。

综合物探方法在煤矿回采工作面探测中的应用赵阳阳发布时间：2021-11-05T06:37:53.591Z 来源：《基层建设》2021年第21期作者：赵阳阳[导读] 在山西地区很多煤矿随着上覆煤层资源枯竭，需要向下延伸进行深部开采，回采工作面面临的地质问题日益复杂。

在回采前需要运用多种物探方法进行综合探测。

在全空间条件下观测特定的地球物理场身份证号码：41282419890101xxxx摘要:在山西地区很多煤矿随着上覆煤层资源枯竭，需要向下延伸进行深部开采，回采工作面面临的地质问题日益复杂。

在回采前需要运用多种物探方法进行综合探测。

在全空间条件下观测特定的地球物理场，再结合钻探、巷探和矿井地质资料综合分析，可为煤矿安全高效开采提供地质信息支持，从而达到防范矿井灾害的目的。

本文以大同煤矿集团临汾宏大洪崖煤业有限公司 81104 工作面综采工作面作为研究对象，对综合物探技术在 81104 工作面综采工作面防治水中的应用技术要点进行全面分析。

关键词：瞬变电磁法；无线电波透视；防治水；采空区；0. 工程概况2#层 81104 工作面，北为 81102 工作面（未回采）内部存在小窑旧巷；南部留设保安煤柱与 2#层轨道暗斜井相连，存在小窑旧巷；西为盘区大巷；东为矿界保安煤柱存在小窑旧巷，东南方向有原段家山煤矿井筒。

1. 不同电法特性1.1 瞬变电磁法瞬变电磁法属时间域电磁感应方法。

其探测原理是：在地面布设一回线，并给发送回线上供一个电流脉冲方波,在方波后沿下降的瞬间，产生一个向地下传播的一次磁场，在一次磁场的激励下，地质体将产生涡流，其大小取决于地质体的导电程度，在一次场消失后，该涡流不会立即消失，它将有一个过渡(衰减)过程。

该过渡过程又产生一个衰减的二次磁场向地表传播，由地面的接收回线接收二次磁场，该二次磁场的变化将反映地下地质体的电性分布情况。

如按不同的延迟时间测量二次感生电动势 V(t)，就得到了二次磁场随时间衰减的特性曲线。