王庄煤矿综放工作面地质保障系统

2019-10-11郭亮

煤 2019年9期

郭亮

(潞安环能股份公司王庄煤矿，山西长治 046031)

地质勘探是煤矿安全生产的首要工作，勘探结果的准确性和可靠性很大程度上决定了工作面能否正常生产以及煤矿企业的经济效益[1-2]。采煤工作面在回采过程中，为了掌握工作面的地质状况，保障工作面的安全顺利生产，通常采用物探、钻探等多种手段对工作面内的隐伏地质构造进行探测。本文以王庄煤矿6203工作面为对象，首先进行地面三维地震勘探，在工作面掘进过程中对三维地震勘探确定的异常区使用便携式地震仪进行了超前探测，工作面形成后，对工作面使用无线电波坑道透视仪进行了坑道透视，最后通过打钻对三维勘探及坑道透视确定的地质异常区进行了排查，确保查清工作面内存在的隐伏地质构造。通过系统阐述，旨在说明地质保障系统的重要性。

1 地面三维地震勘探

地面三维地震勘探及瞬变电磁勘探是指在三维野外采集的原始资料经过全三维处理后，得到高分辨三维偏移数据体，再利用此数据体得到三维方差数据体，这些数据体中包含着勘探区内丰富的地质信息[3-5]。王庄煤矿对62上山采区进行了地面三维地震勘探及瞬变电磁勘探，得出采区内详细的地质信息，图1为通过地面三维地震勘探得到的采区内断层信息，图中信息表明其属可靠断层；图2为采区内陷落柱信息，图中信息表明其属可靠陷落柱。通过对勘探结果进行分析可以得出，该工作面构造简单，仅在工作面停采线附近及切眼附近，存在地质异常区；地面瞬变电磁勘探结果显示，该工作面顶板及底板不存在富水区。

图1 DF1正断层在时间剖面上的反映

图2 X1陷落柱在纵向、横向时间剖面上的反映

2 便携式地震仪跟踪探测

为了验证三维地震勘探结果，有效指导生产，本着“有疑必探、先探后掘”的原则，采用现有的物探手段——矿井地震。地震探测主要是根据不同岩体的物性差异追踪震波在不同岩体内传播的规律，从而了解岩体内部结构。采用矿井地震探查了6203工作面运巷200 m处的地质构造情况。

1) 使用仪器及探测方法、范围。探测仪器为福州华虹智能科技开发有限公司生产的“便携式矿井地质探测仪”，采用单道共偏移法和单点超前探测法。

探测范围：一般煤层中在60 m左右，岩层中略大。

2) 探测参数。沿6203运巷200 m处做单点超前探测和单道反射共偏移，布置测点20个，步距1 m，探测距离20 m。

3) 探测结果分析。6203运巷右帮的测线基本上沿一条直线，离底板的高度约1.5 m左右进行布置，目的是有一个标准的地震对比切面。但由于有的地方片帮较严重，测线有所偏移，给震波的采集造成一定的误差，工作面松软的煤体对震波的吸收非常强，致使现场采集数据非常困难，给震波所能探测的距离也造成极大的限制。从波形图(图3)上可以看出距运巷左帮60 m范围内没有明显的异常区域。

3 无线电波坑道透视

对6203工作面进行坑道透视，目的是查明6203工作面从切眼到停采线1 350 m范围内有无直径大于20 m的陷落柱和落差大于4 m的断层。

图3 6203运巷200 m处超前探测波形

1) 使用仪器及参数。① 仪器型号：WKT-E3(接收)、WKT-3(发射)型无线电波透视仪；② 发射机工作频率：0.5 MHz；③ 探测距离：Rmax=250 m；④ 实测场强及煤层吸收系数：H=130.0(DB)；B=-0.2(DB/m)；DB=-5。

2) 透视方法与范围。透视工作采用定点法探测，工作面两巷道由切眼向停采线方向布设测点，每10 m一个，共布设277个。实测277个，资料处理中共绘制各发射点综合曲线图53幅，绘制煤层CT成像分析图一幅。

3) 无线电波透视环境。探测工作中，工作面两巷道均处于断电状态，两巷道全部为锚网支护。

4) 透视数据处理。透视仪接收到的无线电波场强数据输入到微机中经过反复计算确定合理的工作面理论场强值和煤层吸收系数，最终绘制出综合曲线及煤层CT成像分析图。

5) 透视资料解释及探测结论。通过全部透视资料分析，各综合曲线图波幅变化较为平缓，从综合曲线及煤层CT成像图中发现有三处异常区域(见图4)：① 在距离切眼90～250 m范围内；②在距离切眼450～540 m范围内；以上两处异常区内电磁波均出现零星不连续衰减现象，衰减值5～10 dB，结合原始坑透数据综合判断该异常区可能由于煤层、顶板破碎或小地质构造引起，不会对生产造成大的影响。③ 靠近停采线附近，即图中距离切眼1 220～1 270 m范围，电磁波出现5～10 dB的衰减值，据三维地震勘探显示，该处附近存在一陷落柱。一般来说，坑透电磁波出现大于20 dB的衰减值时，工作面存在陷落柱的可能性比较大，但从该处电磁波衰减值上判断，达不到陷落柱的异常反应。对此应结合生产需要，适当在运巷、风巷内相应位置安排探钻或在工作面注水钻时进一步探明该处异常，排除大的地质构造的可能，同时在工作面回采至该异常范围时，要密切关注工作面地质条件和顶底板变化情况，作好顶板支护和工作面防排水工作，从而确保工作面安全回采。另外，在靠近运巷一侧距离切眼1190m处电磁波出现一条带状衰减，衰减值为10～15dB，结合巷道实际情况判断为可能是由于现场操作时人为因素造成。