CSAMT在大埋深煤层顶板富水性探测中的应用_涂琦.pdf

第卷第期年月建井技术 在大埋深煤层顶板富水性探测中 的应用（煤 炭 科 学 技 术 研 究院有限公司安全分院，北 京 ；煤 炭 资 源 高 效 开 采与洁 净利用国家重点实 验室，北 京 ；华 亭 煤业集团赤 城 煤 矿 有限责 任 公司，甘 肃 平 凉 ）摘要：针 对大埋深 首 采区煤层顶板富水性 难以确定的问题，采用可控源音 频大地电磁法（）对赤城 煤矿 首 采区煤层顶板进 行富水性探测。通 过 对煤层顶板以上、处分别进 行切片分析，结果表明：煤层顶板以上处（延安 组）的电阻率值比煤层低，顶板砂岩低阻异常区处；煤层顶板以上 处的砂岩低阻异常区比顶板以上处的低阻异常区范围减小，甚至完全收敛；煤层顶板以上、处无低阻异常区富水性 相对较小。研究成果为矿井首 采区工作 面的安全生产提 供了参考。关键词：；大埋深；煤层顶板；首 采区；富水性；物探中 图分类 号：；文献标识码：文章编 号：（）卜 ，（），：，（），（），：；因陕、甘、蒙地区主要开采 侏罗 系煤田，所以水害问题也日益突出，所以对煤层 顶板进行富收 稿日期 修回日期：责任编 辑：张素玉：基金项目：中 国煤 炭 科工集团有限公司科 技 创新创业资金专 项 资助项目（）作者 简介：涂琦（即），女，安徵安 庆 人，硕士研 究生，实习研 究员。：幻 通信作者：杜明泽（），男，山东枣 庄 人，博士后，副研 究员。：引用格式：涂琦，孔 德 玺，杜明泽，等在 大埋深 煤 层 顶 板富水 性探测中的应 用建井技 术，（）：丄 （）：涂琦“，孔 德玺，杜明泽，边筠，王东昊（，丄 ，；丄 ，？（：）引言受到了顶板侏罗 系直罗组、延安组及白垩系含水层不同程度的威 胁。随 着开采强度加大，顶板蘩期樣魔？馨丁雀大疆，深：煤易减掘富：水條綴：测中處謂水性探舞顶板水害防冶的蕞宣寒的环节之一？最常用的靠测复法为物探（大探测的最优方黎）和钻揮一孔之见續盡两小采用人工源的可控源频大地电磁法）：和馨祖 宏然瀕的大地电测機鑛相比，美有憒噪比高、快速高攀等取系与瞬变电磁法相比，真造用于允埋深煤层顶板富水 性的摔现：。因此杀下对赤城媒矿首 梁区顶 板进窗水性、採猶？为矿弁生产安全提供保障。矿井地层条 件及测点布置矿井概况赤城煤位于甘肅省陇东地区南部的崇嘗县箱氣 台县：交界处。地纖隹藤，！，姐矿？斜划西北部属秦信甚赤 城乡管辖？东南部属灵台县龙门乡曹。矿弁胃采燁感层，即沪餐屬、”？煤？媒雇矿井设计！产能 力母，矿弁服务：限，如井田范围内根据地表也露及钴孔揭露情况？地层依次为中上三遵雜长组（）下 侏罗统：蠡甚组沿中徕萝统遒資親）、中侏统：貪罗；，中侏罗统安索組，下白垩统六盘山群新近系干？沟组）和第四系（中侏萝统延安患中部砂岩复吾承压含水痘为响矿井生产油主赛含水厚度一般为？之间，手翁海泰区概况首采为一采区，有煤？为可采媒篇（煤层霉开罘难度大该采区于粱龙 背斜齊壽、參城向斜东輿地舅屬单斜构 義倾为商像：，倾：斜寬，一感属莱擴面如图所示。图中高（？以上均为首采区范：围，儒篇斗均厚度为，埋深为雜？（）首馨：顶板多 为賴蠢，厚麗在？，：之间屬为粉砂：署魔蠢，丨？之间，裉乎均诶为？首采底板以泥署为主？其次为粉 砂岩，平均厚度为。工作菌麗一采区的第一个工作面可策长麗！？，倾藝长为 纖：感屢费？坩苹均为値，：为？平均为；开參每蠡为顏？：，：堤深为？。霉工作賣掘迸及興暴时间，捅水；要为孔膜水、裂躐水和煤层隐伏霧头水，几乎役有积水，调此？一藥医首采工作面雙水霄影响不：，但悬回采作面聂自媒萇減斜方向钱部向葆部依次开乘，随开華葆度翁增加和对食水展魏动的加大￥工作爾煢水鲁的參请也随之加太，雨此（）工作爾讓變积水利儀屬顶板含水雇对齡、細工雜憲的顧进和回麵一定的鬱响，所以在工作慮开采后染用 对城煤矿首乘滅顶板禽？性进冇擇査是非常必要的。首采区测 点布 翼在首采典布置测线口条距为蟲距为如彤成：的正交测网，操査面积：。测线总 长 为？：，设计物理点个。铡点具体布璧如圈艺所。議井技术斷牟卷麗馨首雛矗愈量探测方法原理物性解释基础测区地襄盖层虫棄为第四系黄和觀石，下伏養生要为泥岩和砍岩，通过对不局 菪性地肩的物性養异进行？分 析；锝出测区内地皋一般变化规律为；貪土的电阻串值相对翁低？卵石电阻率謙赢，騰綱阻賴粗对謂售親慮的責土地蓐略低？因此，逋过不暑性间的电率遵身可以划分出岩层分界霄探测原理重大地电磁法（：和音獻太地电磁德（）的亀础上蒙屬舞 来的人工猶频率域测深方養，根据电猶波的趋肤效霉论￥可以导出式）的探测深度：？式中为海测深度的数值单位为视电阻驗数償旱位？；为频率的数儒，厚德八滅了纖黧痛最如掘蔚示探测结果及分析解释方法實先对和勘探鼠湘关的钻孔、测并、水文测扉攀豐霜蠻知資料，进行分析，蠢篇猶标：愈 测樣度圈禽异范然进行常确认和对靠性棒级；苣 进行合理的地质推断在解華过程中？首先总错出本区总的解释：原：则，然辰，结合结孔及地质情况，解释真肉影响夂煤层顶板主要含水层的相嘗？督况。：輾测结果分析媒顶板以上？处属视电阻率切片如图？图所示。北：舊屋顶板上？顺：屋舰：电率督片发射机蘩期樣魔？馨丁雀大疆，深：煤易减掘富：水條綴：测中處謂延安银，电阻率值比堞层低，以电阻率小？为界 限圈定類层顶板砂岩低阻异？处？视电阻率等恒幾；合、半闭合相间分布，媒层顶板以上（处地层仍蘼中侏罗统延安親视电阻率银比顶板以上处顺层视电阻率稍 高？顶板砍岩低异常相对于顶板以上处鼻视电阻率的低阻异常，范国减小 葚至有些低阻异 区褒全收敫媒层顶板以上处地羼猶孱宁中侏罗賴雜：資组：，视电阻率值比煤扁视电率省通高？无祗阻异常，嫌鼻板！土姐处地层蘑于中侏罗统直策组电阻拿值比延安组明嚴増育，低阻异常通过煤板视电阻率切片图？将霄氷区进行合理连接共发 规了？个爆板富水舁常域。會域均痕于儀顶板虐 屬亩向，富水：的电率值低宁其壤岩视电阻率值，表现为低？异啻 区，个霄水区域均有圈闭状分市待征？且视电率数值都表规为，结语麗爆层板：上处，丨页鐘舰教威傘魏诗煤屋顶板以上处地层属子侏罗系）通过对城煤矿首攀区气煤层顶板进行雜测分析胃知纖屬購板处；存建井技术年 第卷在处低阻异常区，视电阻率等值线呈闭合、半闭合相间分布，推断出低阻异常区富水性相对较强；煤层 顶板（）（）处砂岩低阻异常区，相对于顶板顺层 视电阻率的低阻异常区，范围减小，甚至完全收敛。（）煤层 顶板以上、处顺层切片 未发 现低阻异常区，推断煤层 顶板以上、处富水性相对较弱。（）探测均 在未受扰动的静态下完成，在巷道掘进或煤层开采时，煤层附近 地应力将发生急剧 变化，建议矿方对 探测结 果与实际揭露进行对比验证，以确保矿井生产安全。参考文献：许 延 春，杜明泽，李江华，等水压作用下防砂安全煤 岩 柱 失稳机理及留设方 法煤 炭 学 报，（）：杜明泽，李 宏 杰，李文，等煤 矿区场地 地下 水 污 染防控 技术 研 究 进展 及发展方向金属矿山，）：吕文斌，杜明泽，管 彦 太，等弱胶 结地层 大 采 高工作面覆（上接 页）期 效 果。结论通过在霍尔辛赫 煤业工作面成功应用沿空留巷复 用支护技术，得到以下结论：（）“顶板柔模混凝土墙条形基础”三位一体的支撑系统刚度匹配合理，能够 协同承载，有效地控制了围岩变形量。（）巷旁 支护柔模墙的预成型体，采用 可以快速 安装的横斜双拉纤维 柔性模板，并 采用矿用 高性能混凝土，保证了混凝土墙成型质量。（）临时加强支护直接影响沿空留巷的支护效果，必须及时对沿空留巷进行可靠的临时加强支护。参考文献：柏 建 彪，周华强，侯朝炯，等沿空留巷 巷 旁 支 护 技 术的发展岩“两带”发 育 高 度 研 究煤 炭工程，（）：李 纯阳，刘 惠 洲，刘金锁，等钻探物探一体 化 方 法 在 矿井水害精细探测中的应 用中 国煤 炭地质，（）：杜明泽，张 永超，黎灵，等在 深埋隐 伏 断 层 导 水性探测中的应 用煤 炭工程，（）：程 久 龙，李飞，彭 苏 萍，等矿井巷 道地球 物理方 法超前探测研 究 进展与展 望煤 炭 学 报，烈（）：牟义，董健，张 振勇，等探测在 煤 矿 深 部 采空区中的应 用煤 炭 科 学 技 术，（増 刊）：张 永超，程辉，张 克 聪，等探测大 采 深 急倾斜 煤层 采空区研 究地球 物理学 进展，（）：张 建智大同矿区煤系地层富水 性 预测勘探试 验中 国煤 炭，（）：幻李文，牟义，邱浩煤 矿 含 水 异 常 体 矿井综 合 物探方法及 应 用煤 矿 安全，（）：丄丄蔡建 峰与法 在 煤 矿地质 勘查中的应 用西部探矿工程，（）：张 小 波，陈 清 通，牟义，等可 控 源 音 频 大地电磁 法探测中深 老 窑 采空区技 术能 源与环保，（）：中 国矿业大 学 学 报，（）：何满潮，张国锋白皎矿 保 护 层 沿空切 顶 成 巷无煤 柱 开 采 技术 研 究采 矿与安全工程 学 报，（）：张农，张志义，吴海，等深井沿空留巷 扩刷修 复 技 术及应 用岩石力学与工程 学 报，幻（）：袁亮低 透气煤 层 群 首 采关键 层 卸压开 采 采空侧瓦斯 分布 特 征与 抽采 技 术煤 炭 学 报，幻（）：高峰，谢福星深井沿空留巷全生命周期 控制实 践与效 果分 析建井技 术，（）：丄潘忠德，尚利民，王臣凯厚 煤 层 沿空留巷 综 采工作面矿压活 动 规 律及围岩 控制技 术建井技 术，（）：丄刘彦 杰，王雨 寒，郭超，等立井含 水 岩 层 柔模混凝土临时支 护 技 术建井技 术，（）：陈旭柔模栗 注混凝土支 护 技 术 在 松 软地层 斜井 施工中的应 用建井技 术，（）：崔亚仲神东矿区快 速 沿空留巷 技 术 研 究及 应 用煤 炭科 学 技 术，）：