利用矿井直流电法探测技术防治顶板水害.pdf

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1、2010年4月矿业安全与环保第37卷第2期利用矿井直流电法探测技术防治顶板水害毛明仓，韩德品。，张维新(1．陕西黄陵二号煤矿有限公司，陕西黄陵727306；2．煤炭科学研究总院西安研究院，陕西西安71~54)摘要：采用矿井直流电法探测顶板构造水技术，结合定点钻探预放水的方法，开展了黄陵二号煤矿预防顶板突水的应用研究，结果表明，该技术能探测工作面顶板隔水层厚度、隔水层内潜在突水通道的空间位置及含水层富水性分布规律。实践表明，该技术在黄陵二号煤矿能科学指导顶板水害防治工作，保障煤矿生产安全。关键词：矿井直流电法；采煤工作面；顶板；水害防治；应用中图

2、分类号：TD163文献标志码：C文章编号：1008～4495(2010)02—0064—03黄陵矿业公司一号煤矿曾于2004年发生过较视电阻率的变化规律。通过对反映地电断面的视电大规模的顶板突水事故⋯，在402工作面回采至阻率测深曲线的分析解释，可获得深度方向地层电38m处出现顶板突水现象，水量由10m／h突增到性变化特征。该技术是研究电性分层和水文地质问820m／h，直接造成402回采工作面、西一开拓掘进题的有效方法之一。。工作面、三盘区掘进工作面被迫停产，并威胁着整个与地面直流电法不同，井下电测深是以全空间矿井的生产安全。黄陵二号煤矿与一号

3、煤矿属同一电场分布理论为基础。在地下巷道中进行电法测量地层，顶板水也严重威胁着煤矿生产安全，对顶板水工作，地下电流通过布置在巷道内的供电极在巷道的探测与有效治理已刻不容缓。在分析论证煤矿井周围岩层中建立起全空间稳定电场，该稳定场特征下水文地质勘探有关方法技术～的基础上，采用取决于巷道周围不同电性特征岩石的赋存状态等。对地下水敏感的矿井直流电法探测技术对二号煤矿对于均匀全空间，点电源产生的电场分布特征107工作面顶板进行勘探，并结合定点钻探预放水可用以下关系式表达：的方法，分析总结了其物探方法及探测效果。为预—口_一防类似顶板水害，保证煤矿生产安

4、全提供了有效的4竹￡矿井物探方法。J一一4丌LL1方法原理=1．1矿井直流电法基本原理式中：U为m点电位；，为供电电流强度，A；E为m矿井直流电法属全空间电法勘探，其以岩石的点电场强度为m点电流密度为均匀空间介质电性差异为基础，在全空间条件下建场，使用全空间电阻率，n·m；L为观测点MN之中点(O)到点电源A电场理论，处理和解释有关矿井水文、地质问题，效的距离，m。果较好。由上述公式可计算出岩石的视电阻视电阻在工作面巷道顶板探测时，应用直流电法中的率Ps：三极电测深装置对顶板进行探测。电测深又称为电Rs：TUmn阻率测深法，布极方式与地面电阻率

5、法相似。在同一点逐次增大供电极距，使勘探深度由浅逐渐变深，由此可以观测到测点处沿测量深度方向由浅到深的p。：K式中：K为装置系数；△为电极M与N点之电位差。收稿日期：2oo9—04—24；2010—01一l8修订作者简介：毛明仓(1964一)，男，陕西安康人，总工程师，1．2工作面顶板水物探方法毕业于西安科技学院采矿专业，现主要从事煤矿技术管理1．2．1探测方法工作。为查明工作面顶板含水、导水构造的平面位置·64·2010年4月矿业安全与环保第37卷第2期及其分布规律，使用三极探测装置(与地面三极测深和电性会发生突变。根据岩石电性在横向上的变化

6、装置类似)，其井下工作布置及探测原理见图1。规律，可以确定含水导水通道平面和空间上的分布范围。由此可知，导水通道的电性与正常地段相比有明显的差异。，，二，一；、、、、、，，／．，／、、、2．2矿井水文地质概况、．黄陵井田位于陕西省黄陵矿区西北部，为一倾向北西一北西西之单斜构造，地层倾角一般为1。～5。，局部达7。一l5。。黄陵二号煤矿主采2号煤层，，从已知地质资料看，其顶板主要有3个含水层，底板无影响采煤的含水层。顶板自2号煤层向上，各含水层的富水性依次是2号煤层微弱，直罗砂岩中等，图1矿井直流电法顶板探测原理及工作布置示意图洛河砂岩最强。各含

7、水层间有隔水层或相对隔水层A，M，N三电极布置在所测工作面顶板，以测量相隔。洛河砂岩、安定组含水层均在直罗组上段隔电极MN的中点(O)为记录点，以一定的间隔移动水层之上，该隔水层厚100m左右，稳定而普遍，隔供电电极A，另一电极B放到“无穷远”处。根据勘水性能较好，且各含水层距煤层较远，一般不参与矿探地质任务要求确定最大极距的长度，同时也要考井水补给。虑井下施工方便和可能性，最大极距一般不小于预直罗组下段砂岩含水层为侏罗系含煤地层中富定勘探深度的1．6倍。测量电极MN大小的选择要水性最强的岩层，是离2号煤层最近的较强含水层，考虑信噪比，供电电极

8、A的移动间隔应考虑分辨率该砂岩含水层厚约50m。但其下至2号煤层为延安的大小。最大探测深度由防爆仪器的功率决定，一组隔水层和相对隔水层，厚度为60～8