劉官虎 周仕來

(貴州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 貴陽 550023)

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YTD400(A)型礦井探測儀在煤礦防治水工作中的應(yīng)用探討

劉官虎 周仕來

(貴州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 貴陽 550023)

YTD400(A)型礦井全方位探測儀在礦井物探技術(shù)功能集成、數(shù)據(jù)處理、解釋與成圖功能集成等方面具有創(chuàng)新性，是專門為應(yīng)對煤礦井下水害研制的專業(yè)探測儀器，在國內(nèi)探測煤礦水害中處于領(lǐng)先地位。通過該儀器在煤礦的實際應(yīng)用情況，對巷道掘進(jìn)時前方水害的探測結(jié)果進(jìn)行診斷分析，為礦井防治水害提供有力依據(jù)。

礦井探測儀；防治水；電法探測；巷道掘進(jìn)

一、引言

礦井水災(zāi)是煤礦五大主要災(zāi)害之一。一旦發(fā)生透水，不但影響礦井正常生產(chǎn)，而且還會造成人員傷亡，淹沒采區(qū)和礦井，對人民的生命財產(chǎn)威脅極大[1]。K礦井是以頂、底板直接進(jìn)水的水文地質(zhì)條件中等復(fù)雜的裂隙充水礦床，水文地質(zhì)勘查類型為Ⅱ類Ⅱ型。礦區(qū)范圍內(nèi)井泉水為基巖層間裂隙水，小窯水和第四系松散層中孔隙水，老窯積水和采空區(qū)積水及上覆地層含水層中的地下水將成為礦井的主要充水因素，對礦井安全威脅較大。運用YTD400(A)型礦井全方位探測儀對該礦井C4運輸上山掘進(jìn)工作面進(jìn)行探測，并對探測結(jié)果提出分析和建議。

二、儀器主要技術(shù)參數(shù)及特點

YTD400(A)礦井全方位探測儀能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、成圖與解釋，提供了物探工作經(jīng)驗值與規(guī)律，結(jié)合工作面鉆探與巷道實際揭露等情況，進(jìn)行驗證對比，為礦井防治水工作提供相關(guān)物探參數(shù)，指導(dǎo)礦井安全生產(chǎn)[2]。儀器外形及附件如圖1所示，儀器主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

圖1 探測儀外形及附件

該儀器主要特點如下。

(一)多功能集成

實現(xiàn)收、發(fā)一體，一機多用，可靈活組合使用，實現(xiàn)全方位探測。

(二)多頻點工作

采用多個頻點的選頻發(fā)射，等頻接收的工作方式。既避開了礦井下強干擾背景，提高微弱信號的識別和處理能力，又可實現(xiàn)多層段數(shù)據(jù)采集，便于異常地質(zhì)體的空間分析與解釋。

(三)自動反演解釋

系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理軟件可進(jìn)行三維電法數(shù)據(jù)反演，將能夠得到更小的計算誤差，從而給出可靠的反演結(jié)果，更逼近實際地質(zhì)條件。

(四)CT成像處理與成圖

借鑒醫(yī)用CT技術(shù)，針對電透視功能塊的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了CT成像處理與成圖，大大提高了數(shù)據(jù)處理、解釋的速度和精度，并使解釋成果更加直觀、簡單易懂。

表1 YTD400(A)型礦井全方位探測儀主要技術(shù)參數(shù)表

三、探測原理與安裝方法

礦井巷道掘進(jìn)頭超前探測采用三點三極超前探測方法。超前探測是研究掘進(jìn)頭前方地層電性變化規(guī)律，預(yù)測掘進(jìn)頭前方含水、導(dǎo)水構(gòu)造的分布和發(fā)育情況的一種電法探測技術(shù)。采用三極裝置，一個電極在無窮遠(yuǎn)，對巷道內(nèi)測量電極的影響可以忽略不計，故其電場分布近似為點電源電場，一個電極向全空間均勻介質(zhì)中的A點供電[3]。該儀器主要是通過電性異常，判斷掘進(jìn)巷道前方地質(zhì)構(gòu)造或水文異常情況。

測量時在井下一般需要4個人，1人負(fù)責(zé)儀器操作，1人負(fù)責(zé)跑A極，2人負(fù)責(zé)放測線和移動測量電極。在施工前先進(jìn)行測點號標(biāo)注，利用卷尺定距離。將無窮遠(yuǎn)電極B放置于5～10倍的觀測距離并固定，測量電極M、N在測區(qū)內(nèi)相對固定，記錄點的距離一般為10～30m，最大電極距離為140m，保證測量深度不小于100m。安裝方法如圖2所示，圖中O1、O2為測點。

1.3.2 合理輪作、盡早定植 合理輪作換茬不僅可以切斷病原物的傳播途徑，而且有效減少了土壤中病原物的積累和作物間的交叉感染，有較好的防病效果；盡量早定植，使得西葫蘆生育進(jìn)程提前，盡早形成發(fā)達(dá)根系、健壯植株，提高個體抗病力。早定植還可以早結(jié)果，待進(jìn)入病毒病盛發(fā)期，西葫蘆已形成產(chǎn)量，降低其受病毒病的影響。

圖2 三極探測裝置施工布置圖

四、探測過程與結(jié)果分析

在工作面共打孔15個，孔間距為4m，孔深約0.3m。在現(xiàn)場工作時，首先將準(zhǔn)備好的鹽與黃泥混合填堵鉆孔，將銅電極插入孔中，保證銅電極能夠與圍巖接觸良好；然后，在距巷道迎頭4米，沿巷道掘進(jìn)方向以4m等間距后退布置供電電極A1、A2、A3，將另一供電極B布置在無窮遠(yuǎn)處，這樣就可以近似地將A1、A2、A3看做點電源。最后從A1、A2、A3順巷后退4m，以4m間距順巷道布置測量電極M，N，同時分別測量3對電極所對應(yīng)的視電阻率值。依次移動電極MN進(jìn)行測量，直至探測工作結(jié)束。三點三極探測技術(shù)可以利用同一組MN測量的三組視電阻率值進(jìn)行校正，消除干擾，提高解釋準(zhǔn)確度。

現(xiàn)場探測數(shù)據(jù)采集完成以后，及時對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。本次探測電極接地良好，現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)可靠，個別測點受到井下雜散電流影響。巷道超前探測結(jié)果圖如圖3所示，深黑色表示相對低阻，灰白色表示相對高阻，縱坐標(biāo)從下到上表示巷道的寬度，單位為m，橫坐標(biāo)從左到右表示掘進(jìn)頭超前探測距離，單位也是m。深黑色表示相對低阻(約50 Ω·m)，灰白色表示相對高阻(約1100 Ω·m)，其它顏色代表的電阻率值可從附圖中查出。

圖3 巷道掘進(jìn)超前探測結(jié)果圖及對應(yīng)的電阻率值

如圖3所示，可以看出掘進(jìn)頭前方區(qū)迎頭到0～13m附近存在一處低阻異常區(qū)，里程為13m；掘進(jìn)頭前方區(qū)迎頭到28～34m附近存在另一處低阻異常區(qū)，里程為6m，兩處異常區(qū)存在水體或含水構(gòu)造等隱患較大。建議對異常區(qū)域引起重視，加強水文地質(zhì)觀測和探放水工作，并進(jìn)行打鉆驗證，提前采取安全防護(hù)措施，保障安全生產(chǎn)。

五、結(jié)論和建議

煤礦水害是一項極為復(fù)雜，隱蔽性較強的災(zāi)害。礦井防治水要做到綜合探測，在充分利用新設(shè)備、新工藝的同時，輔以鉆探進(jìn)行驗證，結(jié)合本次探測得出以下結(jié)論及建議。

YTD400(A)礦井全方位探測儀能夠?qū)γ旱V頂、底板含水層及側(cè)幫老空、老窯的位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，避免老窯水或承壓水給煤礦帶來的危險。但煤礦井下作業(yè)環(huán)境極其復(fù)雜，施工過程中對YTD400(A)電極有一定的影響，導(dǎo)致探測結(jié)果有誤或不真，因此需建立完善的礦井排水系統(tǒng)，合理選型排水設(shè)備，保證水倉有足夠的容量，排水設(shè)備和設(shè)施要有專人管理，保證其運行可靠[4]。

第二，在物探異常區(qū)特別是物探含水區(qū)域，應(yīng)嚴(yán)格按《煤礦安全規(guī)程》和《煤礦防治水規(guī)定》設(shè)計并施工超前探測鉆孔，以驗證物探結(jié)果的準(zhǔn)確性，并采取相應(yīng)安全措施。

第三，礦井探放水時應(yīng)增加應(yīng)急的排水設(shè)施，做好探放水記錄，探水過程中如出現(xiàn)涌水量突變情況，應(yīng)及時撤離人員，并向有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)匯報。

第四，對探測結(jié)果的診斷分析，需要實際施工資料支撐，礦井今后生產(chǎn)過程要加強驗證工作，對該儀器探測結(jié)論進(jìn)行驗證和補充，確保礦井安全生產(chǎn)。

[1]唐海.小煤礦透水事故分析及預(yù)防[J].中國安全科學(xué)學(xué)報,2010(1).

[2]苗平. YTD400(A)礦井全方位探測儀物探儀在望云煤礦分公司安全生產(chǎn)中的推廣與應(yīng)用[J].科技風(fēng),2012(4).

[3]吳連剛,王衍松,馮建波.礦井全方位探測儀在太平煤礦防治水工作中的應(yīng)用[J].山東煤炭科技,2013(5).

[4]于威,楊長瑞,湯其建.直流電法在井下探放水中的應(yīng)用[J].中國礦山工程，2013(1).

(責(zé)任編輯：段 娟)

Practice & Application of YTD400(A)Coal Mine Detector in Water Control

LIU Guanhu ZHOU Shilai

(Guizhou Vocational Technology Institute Guiyang 550023)

The YTD400(A)all-round coal mine detector has innovated functions such as integration, data processing, explaining and mapping, especially for water detecting, which is at leading position in domestic coal mine water hazards detection. The practical application of the said detector can help diagnostic analysis of water hazards, providing strong evidence for water control in the mine.

Mine Detectors; Water Prevention & Control； Electrical Detect; Tunneling

2016-06-06

劉官虎(1983—)，男，貴州六盤水人，講師。

1008—2573(2016)03—0049—04