物探在西山煤电燃料运输工程施工中的运用

2014-12-13詹卫荣

江西煤炭科技 2014年3期

詹卫荣

（中鼎国际矿山隧道分公司，江西南昌 330096）

西山煤电燃料运输工程为山西省重点项目，设计年输煤量3 Mt／a，东起东曲煤矿工业广场，西至屯兰煤矿工业广场，总长度7919m。输煤通道距地面垂高63～80m，上方地面为东曲选煤厂厂房、煤仓、铁路、公路和汾河。输煤通道断面为半圆拱形式，掘宽5.4m，掘高4.3m，断面22.8m2，采用U 型支架、网喷、钢筋砼联合支护。

通道穿越地层为峰峰组石灰岩、泥灰岩及石膏层，该地层质软、极易破碎、遇水软化呈泥糊状，易坍塌。通道需穿过汾河段1867m，中部为古交大断层，且第四系砂砾石（Q）直接与峰峰组（O2f）石灰岩接触，导致地表水、孔隙水及下部岩溶水上下贯通，富水性强。为了确保施工安全，根据“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则，在施工中采用先物探后钻探的方法，超前物探采用井下工作面瞬变电磁法和瑞利波法两种物探方法。

1 瞬变电磁法

1.1 探测原理及选用仪器

瞬变电磁法探测方法利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，一次磁场在岩层周围传播过程中，如遇到地下岩层良导电的地质体，将在其内部激发产生感应电流，形成二次电流（涡流），由于二次电流随时间变化在其周围又产生新的磁场，称为二次磁场。二次磁场主要来源于良导电岩层地质体的感应电流，它包含着与地质体有关的地质信息，二次磁场通过接收回线观测，并对观测的数据库通过计算机进行分析和处理，分析相关地下岩层地质体的相关物理参数，得出岩层地质情况。

在该工程中探测选用仪器为YCS40-1型瞬变电磁测深仪，该仪器对低阻充水破碎带反映特别灵敏、体积效应小、纵横向分辨率高，且具施工方便、快捷、效率高等优点，可以用于煤矿掘进头前方，也可以用于巷道侧帮、煤层顶、底板等探测。

1.2 数据采集及仪器参数

数据采集采用YCS40-1本安型矿用瞬变电磁仪。仪器及装置相关采集参数如下：

（1）仪器参数设置：发射电压为6 V；发射频率8.3 Hz；叠加次数为128；抑制系数为3；测道数为20。

（2）装置参数设置：发射线框的边长为2.0m；匝数为18；电阻要求≤10；接收回线边长为2.0m；匝数为36。

1.3 资料解释成果

瞬变电磁法的资料解释工作，主要是根据瞬变电磁响应的时间特性和剖面曲线特征以及测区的地质、地球物理特征，通过分析研究，划分出背景场及异常场，并从各类异常中确定与导电体有关的异常。

图1 运煤通道K+962m 处瞬变电磁探测成果

图1是为运煤通道K+962m 处探测的视电阻率拟断面图与对应的色标。图中不同的颜色表示不同的视电阻值，并呈从冷色调到暖色调升高的规律分布。因此填充了不同颜色的该断面图可以更直观的判断探测区域电阻率的分布情况。视电阻率等值线结果中显示了掘进头前方90m范围内视电阻率的大致分布。总体上看，等值线的分布差异不大，两帮呈现低阻反应，说明两帮有相对低阻带，中间部分呈现中阻和中高阻反应，且连续，相对前几次探测结果，分析这次为相对高阻，岩层相对干燥，含水率较低。

通过对瞬变电探测的成果图分析得出：掘进前方10～90m﹝K+972～1052m﹞范围，其中前方36～73m﹝K+998～1035m﹞呈现为低阻异常区，分析该段岩层含水。

另据施工时反映巷道的左帮有出水点，又在里程860 m 左帮为起点到里程700m 左帮之间布置一条测线，测线长160m。

图2 运煤通道东曲标段860～700m 处左帮瞬变电磁探测成果

图2是本次探测的运煤通道K+860～700m 处左帮瞬变电磁探测成果。总体上看，等值线的分布差异较大，里程K+850～845m，深度35～70m 范围内；里程K+810～795m，深度50～83m 范围内；里程K+782～710m，深度43～82m 范围内，以上三处范围视电阻率呈现低阻反应，分析可能以上范围是含水地质构造或含水地层。