瑞利波探測儀在呂家坨礦地質構造超前探測中的應用

開灤能源化工股份有限公司 呂家坨礦業分公司 黃再樹

瑞利波探測儀在呂家坨礦地質構造超前探測中的應用

開灤能源化工股份有限公司 呂家坨礦業分公司 黃再樹

呂家坨礦所屬井田內構造較復雜，次生構造極為發育，長期以來都嚴重影響著礦井的安全生產。而當前井田復雜構造區域內資源豐富，但是由于地質資料缺乏尤其是小構造發育情況不詳，給礦井采掘生產銜接工作帶來了很大的困難，對機械化回采工作面安全高效回采造成了不利影響。如何有效探測采掘前方隱伏地質構造，并及時準確地做出地質災害預測和預報，是當前煤礦生產過程中尚未完全攻克的技術難題。本文，筆者針對呂家坨礦利用“YTR（D）瑞利波探測儀”在井下工作面進行構造探測的實踐進行分析，該項探測通過施工驗證，取得了超前地質預報的良好效果，為呂家坨礦安全高效開采提供了技術保障。

超前探測儀器“YTR（D）瑞利波探測儀”為瑞利波便攜式設備，可在井下進行微觀地質構造勘查。先后在－800水平的四采區、－950水平五采區完成了探測任務，取得了超前地質預報80 cm的突破性探測效果。YTR（D）瑞利波探測儀可用于井下全方位探測（可以用于生產掘進頭前方，也可以用于井巷道側幫、采面以及煤層頂底板探測等），其特點是探測距離大，施工方便、快捷，在井下探測時只需3 ～ 4人即可進行作業。

一、呂家坨采面使用YTR（D）瑞利波探測儀的原理

由于施工現場條件限制，該施工道與道之間的間距布置約100 cm，震源激發點距第一個傳感器約100cm，測探模式瑞利波布置如圖1所示。

圖1 測探模式瑞利波布置

二、呂家坨煤礦井下瑞利波探測施工

1.探測地點。呂家坨礦5470Y采面相關參數見表1。

表1 5470采面相關參數

2.探測目的。探測yf5逆斷層的走向、延展長度、位置。

3.探測模式。采用水平超前測深模式。

4.布置方式。采用圖1布置方式。

5.采樣頻率。采樣頻率為4 000 Hz。

6.記錄長度。記錄長度為1 024。

7.疊加次數。疊加次數為5炮。

三、探測結果

1.數據分析。根據5470Y工作面的井下探測施工并提取數據，將探測數據利用分析軟件進行了分析，數據分析過程為：數據導入→數據處理→數據分析→得出結果。根據瑞利波探測儀設備的特征，所測數據若未經過后期修改，所得結果為最真實準確的，因此，每個測點均測取了多組數據。原始數據如圖2所示，最終分析結果如圖3所示。

根據數據分析結果得出，4個探測點的波形圖和信號異常區顯示，分析yf5逆斷層由軌道巷向皮帶巷大致以180°方向延展。探測顯示異常區信號向皮帶巷方向逐漸減弱，分析斷層落差向皮帶巷方向逐漸減小。在實際回采中采面8組揭露的逆斷層產狀和延展方向，分析與yf5逆斷層為一條斷層，且落差向軌道巷方向逐漸增大。

2.探測結果驗證。該工作面回采過程中，自從采面下口揭露yf5逆斷層后，逐步對超前探測區域的地質構造進行了施工揭露，也對瑞利波探測提供的結論進行了實際驗證。探測結果對照見表2。

表2 探測結果對照

四、結論

1.對5470Y工作面進行了多組探測，其中每組數據均有異常區的顯示，后經回采工程驗證，其中有3個點與斷層位置相符，其他點主要為巖層頂板破碎或者裂隙發育等，對實際生產影響不明顯；通過結果可以看出，實際存在的地質變化異常探測精度可達80%以上，顯示的異常區域經揭露該煤層頂板破碎情況比較嚴重。

2.探測出的異常區域經實際工程揭露，異常區域位置誤差均控制在8 m 以內，對實際施工中相應地質變化無影響。

3.進采后驗證yf5逆斷層由軌道巷向皮帶巷延展，落差向皮帶巷方向逐漸減小至皮帶巷殲滅，在該采面延展長度為197 m。