胡應(yīng)旭，胡 洋

(恒源煤電集團(tuán)公司任樓煤礦生產(chǎn)技術(shù)部， 安徽淮北市 235123)

瑞利波探測在防突預(yù)報(bào)中的應(yīng)用

胡應(yīng)旭，胡 洋

(恒源煤電集團(tuán)公司任樓煤礦生產(chǎn)技術(shù)部， 安徽淮北市 235123)

煤層中的瓦斯含量與瓦斯壓力一方面與煤層的埋藏深度有重要的關(guān)系，另一方面與煤層的賦存條件和地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)，在斷層、褶曲、煤層厚度變化區(qū)、火成巖侵入?yún)^(qū)等地質(zhì)構(gòu)造附近，瓦斯含量異?；钴S，往往易發(fā)生煤與瓦斯突出現(xiàn)象。超前預(yù)測預(yù)報(bào)地質(zhì)構(gòu)造體附近的瓦斯聚集區(qū)，應(yīng)用有效的防突手段，提前抽排出瓦斯，防止煤與瓦斯突出事故的發(fā)生，對于高沼礦井的安全有效開采極其重要。介紹了利用瑞利波探測在防突預(yù)報(bào)中的應(yīng)用研究。

煤與瓦斯突出;防突預(yù)報(bào);瑞利波探測

1 地質(zhì)構(gòu)造體與瓦斯賦存的關(guān)系

隨著開采深度的增加，礦井的地溫、礦壓、瓦斯壓力及瓦斯涌出量等出現(xiàn)明顯或突變增加現(xiàn)象，造成很多高沼礦井向煤與瓦斯突出型礦井轉(zhuǎn)變，給礦井的瓦斯管理及煤與瓦斯突出超前預(yù)測預(yù)報(bào)提出了難題。

地質(zhì)構(gòu)造對瓦斯的聚積和排放具有雙重作用。在煤層頂板巖性致密、透氣性差的條件下，在未受斷裂破壞和嚴(yán)重剝蝕的褶皺地區(qū)，由于構(gòu)造的圈閉，致使瓦斯沿煤層向上運(yùn)移較易，因此背斜頂部較向斜槽部瓦斯相對聚積，瓦斯含量較大，瓦斯壓力較高。

在遭受斷裂構(gòu)造破壞的地區(qū)，尤其是那些局限于煤層附近，尚未通達(dá)地表的掩伏式壓性、壓扭性斷裂起著封存瓦斯的作用，致使斷裂附近瓦斯含量增大，被反向斷層切割的下盤地段，也有利于瓦斯的封存，瓦斯含量較大。這就為利用探測隱伏地質(zhì)構(gòu)造體，預(yù)測瓦斯賦存性提供了物理前提。

2 探測實(shí)例分析

2.1 地質(zhì)及瓦斯涌出概況

任樓煤礦Ⅱ7214工作面位于礦井二水平Ⅱ1采區(qū)北翼三階段。該面風(fēng)巷標(biāo)高為－620～－640 m;機(jī)巷標(biāo)高為－660～－680 m;工作面走向長660～750 m，平均705 m。本工作面煤層為72、73煤合并區(qū)，煤厚平均約5.1 m。據(jù)Ⅱ1四車場及下部車場瓦斯測壓孔資料，該區(qū)72、73煤瓦斯絕對壓力為0.9 MPa。另據(jù)Ⅱ7211工作面回采資料，該面瓦斯絕對涌出量平均為25.0 m3/min，相對涌出量平均為6.8 m3/t。通過通風(fēng)區(qū)對II7214機(jī)、風(fēng)巷煤層鉆屑量、瓦斯壓力、瓦斯涌出量等指標(biāo)分析，評定II7214工作面為有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性工作面。

2.2 實(shí)際探測情況

為提高II7214機(jī)、風(fēng)巷防突預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，任樓礦嚴(yán)格按計(jì)劃對II7214機(jī)、風(fēng)巷進(jìn)行瑞利波超前探查，并收到了很好的效果，見表1。

表1 Ⅱ7214機(jī)巷瑞利波探查成果

從表1可看出:瑞利波探測可以較準(zhǔn)確的反映煤巷前方煤層賦存情況，主要體現(xiàn)在以下兩方面。

(1)落差大于煤厚1/2的斷裂構(gòu)造的瑞利波反映。2008年8月21日，瑞理波在II7214機(jī)巷j7點(diǎn)前43.5 m迎頭探查時(shí)，發(fā)現(xiàn)在獲得的10條頻散曲線圖中，有6條頻散曲線在探測前方15～20 m范圍內(nèi)出現(xiàn)“之”字型拐折(即煤巖層分界面)，見圖1。分析認(rèn)為，這可能為一斷裂構(gòu)造影響所致。前期超前預(yù)測預(yù)報(bào)后，采用抽吸式麻花鉆桿，對該異常進(jìn)行探查，在探測前方(即j7點(diǎn)前62 m)有頂鉆現(xiàn)象，煤與瓦斯絕對壓力達(dá)到1.2 MPa，下套管進(jìn)行抽排，瓦斯涌出量達(dá)到34.5 m3/min，相對涌出量平均為8.8 m3/t，瓦斯涌出量相對較大，較為聚集。結(jié)果與鉆探驗(yàn)證一致，為后期巷道的安全掘進(jìn)提供了保障。

圖1 瑞利波超前探測頻散曲線

(2)穩(wěn)定煤層的瑞利波反映。2008年10月28日，在II7214機(jī)巷j10點(diǎn)9～49 m迎頭探查，從獲得的10條頻散曲線圖知，本次探測有效距離為40 m(即j10點(diǎn)前9～49 m)，其中在探測前方40 m范圍內(nèi)10條探測頻散曲線表現(xiàn)為一條均一直線，未出現(xiàn)“之”字型拐折點(diǎn)，見圖2。結(jié)合地質(zhì)資料，推測在迎頭前方40 m范圍內(nèi)煤層賦存穩(wěn)定，無明顯構(gòu)造異常，經(jīng)巷道驗(yàn)證該范圍煤層穩(wěn)定與探查結(jié)果吻合。另外，該段瓦斯釋放量穩(wěn)定，煤與瓦斯絕對壓力達(dá)到0.3 MPa，瓦斯涌出量達(dá)到 0.8 m3/min，相對涌出量平均為0.5 m3/t，瓦斯壓力、涌出量相對較小。

圖2 瑞利波超前探測頻散曲線

3 結(jié)論

(1)任樓煤礦通過實(shí)踐，提出了利用礦井物探手段對有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的掘進(jìn)頭及工作面進(jìn)行超前地質(zhì)構(gòu)造探查，并收到了較好效果。

(2)拓展了物探技術(shù)探測領(lǐng)域，打破了物探技術(shù)只服務(wù)于水文地質(zhì)的概念。

(3)利用瑞利波超前探測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對掘進(jìn)巷道長距離無傷害地質(zhì)構(gòu)造帶的較準(zhǔn)確超前預(yù)測預(yù)報(bào)，降低了因鉆探擾動引起的煤與瓦斯突出現(xiàn)象。

(4)施工面積小，移動方便，便于在煤礦井下(包括獨(dú)頭巷道)使用，對瓦斯突出進(jìn)行了安全、有效的預(yù)測預(yù)報(bào)。

(5)探測精度比較高，對瓦斯賦集的構(gòu)造探測，提高了數(shù)據(jù)的可靠性，能夠更準(zhǔn)確的對其定位、定量、定性。

［1］ 儲紹良.瑞利波勘探—礦井物探應(yīng)用［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，1995.

［2］ 劉天放，李志聃.礦井地球物理勘探［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，1993.

［3］ 張碧星，魯來玉，鮑光淑.瑞利波勘探中“之”字形頻散曲線研究［J］.地球物理學(xué)報(bào)，2002，45(2):263－274.

［4］ 楊天奇，易偉建，吳 奇.瑞利波“之”字形頻散的正演及實(shí)踐對比［J］.煤田地質(zhì)與勘探，2005，33(3):71－73.

2011－03－13)

胡應(yīng)旭(1978－)，男，安徽鳳臺人，從事物探應(yīng)用技術(shù)工作。