潘一矿2141(1)工作面坑透探测技术应用

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【摘 要】坑透资料解释在实测场强曲线上多反映为成片的场强低值区,无法区分单个断层的延伸方向及影响范围,根据2141（1）工作面上下风巷实际揭露的构造及煤层变薄,结合坑透资料综合分析预测后,回采验证坑透预测其解释准确率达80.1%（面积）,所解释成果对安全生产起到了很好的指导作用,经济效益非常明显.

【关 键 词】坑透；探测；技术

0.前言

潘一矿2141（1）工作面构造复杂,断层发育,并伴生多处煤层变薄区,为了有效探查2141（1）工作面内地质条件,为回采提供可靠的地质资料,对2141（1）综采工作面进行了坑透探测.坑透资料解释在实测场强曲线上多反映为成片的场强低值区,无法区分单个断层的延伸方向及影响范围,根据2141（1）工作面上下风巷实际揭露的构造及煤层变薄,结合坑透资料综合分析预测后,回采验证坑透预测其解释准确率达80.1%（面积）,所解释成果对安全生产起到了很好的指导作用,经济效益非常明显.

1.2141（1）工作面地质条件

2141（1）综采工作面,走向长998m,倾斜宽182m.11-2煤赋存稳定,可采指数为0.96,变异系数为16.5%.断层附近煤层受断层影响有变薄现象,煤厚0.5～2.1m,平均厚1.7m.煤层呈单斜构造,产状为：190～210°∠8～14°/10°.11-2煤层结构简单.本面11-2煤与11-3煤层间距为2.3～4.8m,平均3.6m.直接顶为泥岩、11-3煤层,厚2.3～4.8/3.6m,老顶为粉细砂岩,厚1.78～6.8/3.8m,直接底为砂质泥岩,厚9.0～9.3/9.15m,老底为中砂岩,厚8.55m.该面地质构造较复杂,掘进期间实际揭露23条断层,落差0.3～5.0m.本面主要充水水源为2332（1）老空区积水.在掘进期间已探放7588m3.预计：最大涌水量为30m3/h,正常涌水量为10m3/h.根据“集技[2009]304号文”规定,该工作面属突出危险区.11-2煤层自然瓦斯含量7～9m3/t.

2141（1）综采工作面于2009年1月10日自东向西回采,于2009年7月22日收作.

2.坑透设计及探测点的布置情况

本次试验选用的坑透仪器为WKT-6型无线电波坑道,发射机和接收机为矿用本质安全型.功率大,电磁波穿透力强,在较薄煤层中使用效果较好.

选择最佳工作频率.频率过高,即使是高阻的岩石也会产生明显的吸收作用,结果很可能不能突出要寻找的地质异常体的“阴影”区.而地质异常体的围岩却形成了“阴影”区；如果频率过低,则由于一次绕射作用,使得要寻找的地质异常体可能被掩盖.为了得到明显的“阴影”区,必须选择最佳的工作频率.WKT-6型无线电波坑道,有2个频点0.365MHZ和0.965MHZ可供选用.根据工作面的实际情况,采用0.365MHZ.

本次探测的目的是查清工作面内的隐伏构造、煤层变薄带及掘进期间实际揭露的断层的延伸方向、延伸长度和影响程度.结合此目的和现场实际情况及掘进期间实际揭露断层的断点,上、下顺槽各布置17个发射点,y5～y85号点,发射点间隔50m.

根据透距情况,为保证场强值的接受效果,对应每个发射点布置11个接受点,接收点间距为10m.

3.坑透数据采集与成像

该面于2008年12月2日至12月3日完成现场坑透数据采集任务,共在机巷布置17个发射点,对每个发射点在风巷接收11个实测场强值；在风巷布置17个发射点,对每个发射点在机巷接收11个实测场强值.其中发射点间距为50m,接收点间距10m.

资料解析采用场强对比法辅以CT成像技术：用图示方法来描述沿观测巷道或在透射范围内场的变化规律.

交会平面图：在采区平面工程图上,标定各发射点和对应的接收点.根据综合曲线确定边界点,将该点与对应的发射点连线,于是由不同发射点所对应的接收点绘出相应的边界射线,各射线所围定的范围便为异常体的平面位置.

利用SIRT算法（SimultaneousIterativeReconstructionTechniques,同时迭代重构技术）、计算矩阵方程可以反演各像元吸收系数值,从而实现工作面成像区内吸收系统反演成像.利用反演计算结果可以绘制成像区和色谱图,见图2.

根据实测场强曲线值变化特征和岩石吸收系数CT成像图综合分析,得出探测区地质解释如附图2所示,主要有4个透视异常区,见图2、3中细蓝线圈定范围；对巷道揭露的12条落差相对较大断层延展情况进行分析,见图2、3中粗蓝线范围.

4.实际揭露与坑透预计的差别

根据实测场强曲线值变化特征和岩石吸收系数CT成像图综合分析,得出探测区地质解释如下：

（1）1#异常区：为断层影响区,该异常区范围在下顺槽及切眼内共揭露5条断层,其中F21411-2（H等于1.5m）和F21411-7（H等于1.2m）对该异常区的展布起控制作用.该范围沿煤层走向影响范围约90m,沿倾向影响长度约60m.受断层影响,煤层变薄,煤厚影响程度小于1/2煤厚.

（2）2#异常区：为隐伏异常区,该异常区范围在上风巷及下顺槽内未见有断层及煤层变薄现象.由于场强值很低,推测该范围可能为煤层变薄带或裂隙发育区.由异常形态呈条带状,推（下转第408页）（上接第136页）测该范围可能存在3条近倾向展布断层,Fjs1、Fjs2和Fjs3.该范围沿煤层走向影响范围约200m,沿煤层倾向影响长度约130m,断层或煤层变薄最大影响程度超过1/2煤厚.

（3）3#异常区：为下顺槽揭露煤层变薄区,该范围沿煤层走向影响范围约50m,沿煤层倾向影响长度约40m,断层或煤层变薄最大影响程度小于1/2煤厚.

（4）4#异常区：为断层影响区,该异常区范围在下顺槽及切眼内共揭露7条断层,其中F21411-19（H等于2.0m）、F21411-20（H等于0.8～1m）和F21411-23（H等于1.6m）对该异常区的展布起控制作用.该范围沿煤层走向影响范围约220m,沿倾向影响长度约60m.受断层影响,煤层局部变薄,煤厚影响程度小于1/2煤厚.

5.结论

（1）探测效果：2141（1）工作面构造复杂,断层发育,并伴生多处煤层变薄区,在实测场强曲线上多反映为成片的场强低值区,无法区分单个断层的延伸方向及影响范围,多条断层及煤层变薄带相互屏蔽.该面实际揭露的构造及煤层变薄带在色谱图上多有反应,坑透实验验证其解释准确率达80.1%（面积）,所解释成果对生产起到了很好的指导作用.薄煤层大功率坑透实验成功.

（2）探测分析解释：为提高解释精度,现场尽量减小测点间隔,增加数据量.同时需进一步改进数据反演方法,提高对构造区的精确定位.今后对构造复杂块段的坑透解析应结合各种地质资料,以实测场强曲线圈出走向范围,再以色谱图圈出各构造和变薄带的延伸方向和影响范围.其整体解释必须结合工作面现有地质资料全面分析.

【参考文献】

[1]李东旭,周济元.地质力学导论[M].北京：地质出版社,1986.

[2]徐开礼,朱志澄.构造地质学[M].北京：地质出版社,1988.