電磁波坑道透視探測技術在閘河煤田火成巖侵蝕區的應用

摘 要：本項目針對閘河煤田火成巖侵蝕區（岱河礦業Ⅲ434工作面）進行研究，分析坑透法在火成巖侵蝕區的實踐應用，得出一套適應現場需要的方案，也為岱河礦業及其他閘河煤田礦井開采火成巖侵蝕區的煤層時，提供了實踐依據。

關鍵詞：坑道；透視；火成巖

1 項目背景

1.1 坑透法在火成巖侵蝕區應用研究的必要性。電磁波坑道透視探測技術（簡稱坑透法）是煤礦進行預測預報的手段之一。目前，該技術已在淮北礦區廣泛應用，在工作面探測斷層、煤層變薄等方面取得很好的效果，但在火成巖侵蝕嚴重區，用無線電波透視法探測工作面內的火成巖體，從理論上講是可行的。但由于煤層中的火成巖體種類多，產狀復雜，電性變化大，反映在透視曲線上的變化也較大，即有可能出現低值異常，又有可能出現高值異常，給資料分析解釋帶來一定困難。因此，用坑透法探測火成巖，其規律性需要在實踐中逐步認證和研究。

1.2 應用先進技術探查火成巖侵蝕區是岱河礦業的必然選擇。因為火成巖侵蝕具有不穩定性，且火成巖多為巖漿巖，硬度高，破碎困難，打眼放炮及頂板管理難度較大。因此需要采用先進技術，提前對火成巖侵蝕區進行探查，確定侵蝕嚴重范圍，通過優化設計不規則工作面來撇開侵蝕嚴重塊段，從而有利于安全回采。

2 現場工作資料

2.1 Ⅲ434工作面情況概述

淮北岱河礦業有限責任公司Ⅲ434工作面走向長約340米，傾斜長約150米。工作面標高-436.6米～-464.1米，地面標高32.7米。Ⅲ434工作面井下位置位于EF1-1斷層保護煤柱北部，東為Ⅲ534機巷，南為Ⅲ3軌道石門，西未布置工作面。該工作面相對地面位置位于老馬莊行政村，已搬遷。回采后將造成地面塌陷。Ⅲ434工作面主采4煤層，因3煤受巖漿巖侵蝕嚴重不可采，大部分煤層高變質為天然焦，4煤部分地段也受巖漿巖侵蝕，局部較嚴重。

2.2 坑透法現場施工方法

2.2.1 探測方法。本次探測方法采用定點發射法。定點發射法是發射機相對固定于某巷道事先確定好的發射點位置上，接收機在相鄰巷道一定范圍內逐點沿巷道觀測場強值。又稱定點交匯法。一般發射點距50米，接收點距10米。每一發射點，接收機可相應觀測8～17個點。

2.2.2 測點布設。本次測量點間距為10米，發射點間距為50米，每一個發射點相應測量8～17個接收點，接收范圍與發射點所形成的夾角一般小于50度。測點布設：探風巷以探風1為起始點，以10米間距布設34個測點，共330米，測點編號為（0、1……33）；探機巷以探機1退后25米為起始點，以10米間距布設35個測點，共340米，測點編號為（15、16……49）。探風巷布置7個發射點，探機巷布置7個發射點。本次探測共布置14個發射點，接收數據180個。現場發射及接收射線如圖1所示。

2.2.3 探測成果分析。集數據采用無線電波透視CT軟件系統進行反演，反演結果以單支綜合曲線圖、坑透層析成像成果圖和儀器實測與實際揭露對比圖表示，具體位置見岱河煤礦Ⅲ434工作面坑透成果圖。根據實測場強值變化特征和巖石吸收系數CT成像圖綜合分析，得出探測區地質解釋如坑透成果圖所示，該工作面坑透共解釋2個異常區。其中重要異常范圍場強值較低，煤巖電磁波吸收系數較大，可能與存在煤層變薄、小斷層或裂隙發育有關。根據分析結果，火成巖侵蝕嚴重區集中在異常區一、二。

3 后期回采情況分析研究

3.1 回采方案確定。Ⅲ434工作面煤層為貧煤，粘性指數低，而且火成巖侵蝕嚴重，需要打眼人員較多，因此通過比較，該面實行兩個班回采，保證煤質及生產穩定。

3.2 回采技術分析。Ⅲ434工作面在回采過程中，主要體現以下特點：一是煤層受火成巖侵蝕嚴重，頂板及底板均受不等火成巖侵蝕，回采時需根據實際情況，回采三煤和四煤之間煤層最佳。必須加強打眼管理，多打眼，控制裝藥量，保障爆破效果，加強放炮警戒（二次放炮警戒）大塊火成巖及時停車搬運至老塘，嚴禁順車拉走；二是打眼施工困難，特別是工作面放炮后新出現的火成巖侵蝕塊段，需要二次打眼及放炮，限制該面的生產施工；三是老塘天然焦及三煤較多，部分地段可安排人員回收；四是該面由于破矸石較多，實際產量較低，每班有效煤量在300噸左右，需要有產量高的工作面配采；五是該面放炮崩壞支柱較多，放炮前需要提前將煤壁側支柱替出，減少支柱損壞率；六是局部頂板有淋水，施工探眼探查水情，另外老塘滲水通過工作面流至機巷，工作面底板受水沖刷存在隱患，要加強對沖刷段支架的維護整改，機巷正常挖泵窩抽水；七是局部地段火成巖侵蝕嚴重，必須進行跳壓回采。

3.3 回采實際情況與坑透反算結果分析對應。Ⅲ434工作面于2013年6月11日中班進面，根據坑透結果顯示，6月30日至10月1日在異常區二范圍內進行回采，現場驗證火成巖侵蝕嚴重。綜上所述，坑透分析結果與現場實際情況相符率約70%。工作面10月3日回采至探機7點時，現場火成巖侵蝕異常嚴重，經研究決定，停止回采，并進行改造。

4 創新點

通過對岱河礦業Ⅲ434工作面的實踐驗證，得出在火成巖侵蝕區進行坑透探測取得一定成效。由于坑透探測需要在兩巷出來的情況下對比探測，對于大型綜采工作面不實際且不必要，但對于岱河礦業炮采工作面來說，非常有實際意義。并得出一套綜合應用方案。（1）通過探孔資料分析研究火成巖侵蝕區的煤層賦存情況。（2）采用巷探的方式進行掘進探測。（3）使用坑透技術對火成巖侵蝕范圍進行確定。（4）根據分析結果，進行優化設計，撇開火成巖侵蝕異常嚴重塊段。

5 結束語

事實證明，電磁波坑道透視探測火成巖侵蝕范圍是可行的、有效的，通過對侵蝕范圍進行分析研究，對巷道進行改造優化設計，最終達到合理回采火成巖侵蝕塊段的目的。岱河礦業Ⅲ434工作面在火成巖侵蝕區成功回采出煤炭資源10多萬噸，表明坑透在火成巖侵蝕區有一定的預測作用，也對衰老礦井后期擴儲找煤提供了一條探索思路。

參考文獻

[1]儲紹良，等.礦井物探應用[M].北京：煤炭工業出版社，1995.

[2]宮仕昌.電磁波坑道透視探測技術在淮北礦區的應用[M].安徽地質出版社，2008.

[3]賈社芹，等.無線電坑透探測技術在鶴煤六礦的應用[M].技術與市場出版社，2013.

作者簡介：劉濤（1982-），男，漢族，河南南陽人，工程師，畢業于西南科技大學采礦工程，現任安徽省淮北市岱河礦業有限責任公司生產管理部副部長。