坑透工作對邢臺礦25308 工作面地質(zhì)工作意義研究

郭紹華，高小青

（河北煤炭科學(xué)研究院有限公司，河北 邢臺 054000）

0 引 言

邢臺礦25308 工作面內(nèi)斷層發(fā)育，極易造成煤礦安全生產(chǎn)隱患和煤炭資源浪費(fèi)。礦井地質(zhì)工作的目的就是確保煤炭開采過程布局的科學(xué)合理性，并對煤炭資源的合理利用進(jìn)行科學(xué)的指導(dǎo)，確保煤礦在安全生產(chǎn)的前提下使資源得到最大程度的開發(fā)利用。無線電波坑道透視（簡稱“坑透”） 物探工作是煤礦生產(chǎn)過程中必不可少的地質(zhì)勘探手段，其具有施工簡單、操作方便、探測效果好的特點(diǎn)。坑透和礦井地質(zhì)工作相結(jié)合能夠?yàn)槊旱V安全生產(chǎn)提供堅(jiān)實(shí)的地質(zhì)保障。

1 概 況

邢臺礦25308 綜采工作面井下位置南至25300運(yùn)輸上山，西至22306 工作面及fⅡ3-6 斷層。北至工業(yè)廣場五煤保護(hù)煤柱線，東南緊鄰fⅡ3-5-1斷層。該工作面西南部為25306 工作面，工作面內(nèi)原有巷道25306 探巷已設(shè)密閉墻，工作面于-450西翼大巷上方經(jīng)過。該工作面開采煤層為5 號煤，工作面走向長1 102 m，傾斜長86 ～146 m，煤層埋深標(biāo)高在-380—-500 m。大傾角10°，最小傾角2°，平均傾角為6°。

25308 工作面為5 號煤工作面，屬較穩(wěn)定可采中厚煤層，油脂光澤。煤巖類型為光亮型，煤質(zhì)類型為氣肥煤。煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤層有1 層夾矸，夾矸厚度由薄變厚，隨著厚度變大使5 號煤下部煤層變?yōu)槲逑旅骸９ぷ髅嫖髂喜枯^厚，產(chǎn)狀平緩且傾角較小；東北部較薄，煤層最大厚度1.2 m，產(chǎn)狀較陡，且傾角較大。煤層厚度為1.0 ～2.4 m，平均煤厚1.66 m。總該工作面由南向北煤層傾角由小變大。

2 工作原理及解析方法

無線電波坑道透視方法是借助于研究高頻電磁波在巖石中傳播規(guī)律，從而揭示地下構(gòu)造形態(tài)的一種物探方法。電磁波在地下巖層中傳播時(shí)，由于各種巖礦石電性（電阻率ρ、介電常數(shù)ε 等） 不同，它們對電磁波能量吸收有一定的差異，電阻率低的巖礦石具有較大的吸收作用。此外，由于地下出現(xiàn)各種構(gòu)造如斷層、陷落柱等，它們對電磁波具有反射和折射作用，也造成電磁波能量的損耗。如果接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間電磁波傳播途中，若遇到煤層陷落柱、斷層或?qū)щ姷慕饘俚V體等，電磁波將被吸收或完全被屏蔽。因此，在接受機(jī)上拾得的信號顯著減弱甚至收不到信號從而形成“陰影”，即電磁波明顯衰減的透射異常區(qū)。研究煤層與各種巖石及地質(zhì)構(gòu)造對電磁波傳播的影響（包括吸收、反射、二次輻射等作用） 所造成的各種異常，從而進(jìn)行地質(zhì)推斷解釋，這就是坑道透視法的物理基礎(chǔ)斷解釋，這就是坑道透視法的物理基礎(chǔ)。

一般情況下，煤層電阻率與煤層頂?shù)装逯g電性差異越大，異常反映越明顯，坑透效果會越好。

3 現(xiàn)場施工

3.1 主要任務(wù)

依據(jù)25308 工作面已知的地質(zhì)情況，布置坑透工作主要任務(wù)，采用坑透技術(shù)查明25308 工作面內(nèi)影響程度大于煤厚的地質(zhì)構(gòu)造及短軸大于20 m 的陷落柱分布情況。

3.2 現(xiàn)場布置

探測范圍為整個(gè)25308 工作面，工作面總長1 145 m，由于工作面前后寬度變化較大，故在前段采用1.5 MHz 的頻率，后段采用0.5 MHz 的發(fā)射頻率。此次25308 工作面共布置坑透發(fā)射點(diǎn)47 個(gè)，其中運(yùn)輸巷布置23 個(gè)，運(yùn)料巷布置24 個(gè)，發(fā)射點(diǎn)間距15 m。

探測前將每個(gè)觀測點(diǎn)標(biāo)在工作面巷道幫上，并保證井下實(shí)際標(biāo)點(diǎn)位置和圖紙相對應(yīng)，然后按觀測之前設(shè)定好的頻率、順序、時(shí)間表進(jìn)行觀測和記錄。在發(fā)射機(jī)發(fā)射前調(diào)試好發(fā)射機(jī)各項(xiàng)參數(shù)，懸掛天線的面積盡可能大。發(fā)射時(shí)保持頻率與天線調(diào)諧粗調(diào)開關(guān)一致，調(diào)諧電流調(diào)到最大。接收機(jī)操作人員按規(guī)劃好的位置、順序進(jìn)行探測，保證接收數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性。

測量中合理安排測點(diǎn)位置，注意接收、發(fā)射機(jī)位置。過程中應(yīng)盡量避開已揭露的的斷層和陷落柱，這樣才能盡可能客觀的反映實(shí)際情況。

3.3 工作環(huán)境

25308 運(yùn)輸巷：巷道采用金屬錨網(wǎng)支護(hù)，巷中道軌；里幫懸掛3 根粗鐵管，高約1.6 m；里幫懸掛3 粗，4 細(xì)電纜，高約1.8 m；在0~ 70 m 底板有積水；在850~1 000 m，巷道頂板有淋水；在切眼處有較多鐵器堆積。

25308 運(yùn)料巷：巷道采用金屬錨網(wǎng)支護(hù)，巷中道軌；里幫有皮帶，懸掛線纜若干，高度大于1.7 m；外幫有3 根鐵管，高約1.6 m；在0~100 m 巷道底板較潮濕；在850 ~ 1 000 m，巷道頂板有淋水；在切眼位置有掘進(jìn)機(jī)頭。

25308 切眼：巷道采用金屬錨網(wǎng)支護(hù)，巷中采用單體液壓支柱支護(hù)，在70 m 附近有水池。

坑透理論實(shí)踐證明，探測環(huán)境中動(dòng)力設(shè)備的干擾對探測有嚴(yán)重的影響。在探測過程中電纜應(yīng)停電，特別當(dāng)接收、發(fā)射巷道有電纜相互溝通時(shí)候，坑透工作將無法進(jìn)行。此外，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離金屬導(dǎo)體，排除影響。

4 資料解析

4.1 解析方法

25308 工作面坑透資料處理采用實(shí)測場強(qiáng)分析進(jìn)行解析。實(shí)測場強(qiáng)分析法是坑透數(shù)據(jù)處理最基本、最簡單方法。煤礦井下坑透實(shí)測場強(qiáng)數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)錄入，進(jìn)行預(yù)處理后利用專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件繪制實(shí)測場強(qiáng)解析曲線圖，將實(shí)測場強(qiáng)值進(jìn)行對比。

4.2 分析結(jié)果

25308 工作面經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，繪制25308 工作面無線電波坑透實(shí)測場強(qiáng)曲線圖（圖1）。結(jié)合巷道實(shí)際揭露地質(zhì)資料及此次坑透實(shí)測場強(qiáng)信號的強(qiáng)弱分析，在工作面探測區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)5 處坑透異常區(qū)，異常圈定成果如圖2 所示。

圖1 25308 工作面無線電波坑透實(shí)測場強(qiáng)曲線圖Fig.1 Measured field intensity curve of radio wave pit penetration on 25308 working face

圖2 25308 工作面坑透異常圈定成果Fig.2 Result of delineation of pit penetration anomaly on 25308 working face

KT1：位于工作面0 ～60 m，由運(yùn)料巷2 號、7 號發(fā)射點(diǎn)和運(yùn)輸巷2 號、7 號發(fā)射點(diǎn)圈定，分析為f2-9 斷層向工作面內(nèi)延伸。

KT2：位于運(yùn)料巷200 ～230 m，由運(yùn)料巷23號發(fā)射點(diǎn)和運(yùn)輸巷22 號發(fā)射點(diǎn)圈定，分析為運(yùn)料巷f25306-1 斷層向工作面內(nèi)延伸。

KT3：位于運(yùn)料巷400 ～430 m，運(yùn)輸巷430～460 m 處，影響范圍貫穿工作面；由運(yùn)料巷43號發(fā)射點(diǎn)和運(yùn)輸巷43 號、47 號發(fā)射點(diǎn)圈定，分析運(yùn)料巷和運(yùn)輸巷掘進(jìn)揭露的f25308-1 斷層在工作面內(nèi)延伸。

KT4：位于運(yùn)料巷820 ～870 m，由運(yùn)料巷77號、82 號、87 號發(fā)射點(diǎn)和運(yùn)輸巷77 號、82 號、87 號發(fā)射點(diǎn)圈定，影響范圍向工作面內(nèi)110 m，分析為-450 西翼大巷揭露的f450-1 和f450-2 斷層向工作面內(nèi)延伸。

KT5：位于運(yùn)料巷970 ～1 150 m，運(yùn)輸巷巷1 000 ～1 150 m，影響范圍貫穿工作面，由運(yùn)料巷97 號、102 號、107 號、112 號發(fā)射點(diǎn)和運(yùn)輸巷102 號、107 號、112 號發(fā)射點(diǎn)圈定，分析為運(yùn)料巷揭露的f22300-1 斷層和運(yùn)輸巷揭露的f25308-4、f25308-5 斷層向工作面內(nèi)延伸。

5 結(jié) 語

25308 工作面坑透工作是在其巷道掘進(jìn)完成并圈定工作面后施工的，現(xiàn)場的施工條件滿足要求，分析過程結(jié)合巷道掘進(jìn)揭露的地質(zhì)構(gòu)造，形成的成果對礦方地質(zhì)工作產(chǎn)生了重大的指導(dǎo)性意義。25308 工作面內(nèi)斷層發(fā)育，地質(zhì)情況較復(fù)雜。坑透工作較好的解析了工作面內(nèi)存在的地質(zhì)構(gòu)造情況，并對重點(diǎn)區(qū)域圈定異常區(qū)。礦方針對坑透工作成果，對25308 工作面進(jìn)行打鉆驗(yàn)證，其鉆探驗(yàn)證情況和成果基本一致。