探讨煤矿全方位探测仪在煤矿防治水中运用

论文导读：顺巷后退一定距离布置测量电极MN，测量电场变化；A1、A2、A3不动，不断向后方移动MN，分别用三个电极供电，测量一定距离内电场变化规律，直到满足探测距离。如下图：2.2测深探测原理及井下施工技术以全空间电场分布理论为基础（地面是以半空间电场分布理论为基础），在井下巷道中进行测深工作时，电流通过布置在巷道内的供
摘要：介绍了井下全方位探测仪的原理及施工方法，通过在各个煤矿的防治水多个方面的应用，如巷道掘进头前方探测，确定方断裂带、划分岩层贫富水区域等；巷道测深和探测，圈定工作面内易突水地段、评价工作面回采时的水害安全性、确定探放水钻孔位置等，说明了全方位探测仪在煤矿防治水中应用效果明显，对仪器特点和应用中需注意的问题作了归纳，并且在煤矿防治水应用方面做了总结。
关键词：全方位 ； 超前探测 ； 测深探测 ； 电 ； 采空区 ； 应用

1．仪器概况及原理
YTD400(A)矿井全方位探测仪是运用现代最新矿井地质勘探技术和理论，为在井下含有瓦斯、粉尘等爆炸性危险等特定环境下探测隐伏矿体、含导水构造等局部异常地质体而设计、制造的多功能矿井物探综合勘探系统。该仪器是物探直流类电法仪，该系统包括YTD400(A)矿井全方位探测仪、矿井电法数据处理与解释软件两大部分。
勘探原理：以岩、矿石与含水地质体之间的电性差异为物质基础，通过布置在巷道内的供电电极在巷道周围岩层中建立起全空间的稳定人工电场，该稳定电场特征取决于巷道周围岩石的电性特征及其赋存状态，再通过测量电极观察和研究巷道周围人工电场的变化和分布规律，使用全空间电场理论处理和解释，进而得到巷道周围岩石中引起电场变化的水文、地质构造等状况。
由于地下各种岩（矿）石之间的导电性差异，如表下表所示，影响着人工电场的分布形态，矿井超前探测法和电测深法就是利用电法仪器在井下观测人工场源的分布规律来达到解决地质问题的目的。
2．仪器施原理及工方法
全方位探测仪在矿井下施工主要采用的是三极装置，因为三极装置有施工方便，可以减小盲区，提高施工效率等特点，方法有以下几点：

2.1超前探测原理及井下施工技术

超前探测采用三点源三极装置，一个电极在无穷远处，对巷道内测量电极的影响可以忽略不计，故其电场分布近似为点电源电场。一个电极向全空间均匀介质中的A点供电，以A点为中心形成电场，向四周均匀放射电流， 距A等距离点组成一个球形等势面，等势面的变化代表整个巷道中电性异常的综合反映，这就是直流电法超前探测的基本理论。
通常采用三极三点源法，在巷道掘进头附近，沿掘进方向以等间距后退布置三个供电电极A1、A2、A3，B极布置在无穷远处。从A3顺巷后退一定距离布置测量电极MN，测量电场变化；A1、A2、A3不动，不断向后方移动MN，分别用三个电极供电，测量一定距离内电场变化规律，直到满足探测距离。如下图：

2.2测深探测原理及井下施工技术

以全空间电场分布理论为基础（地面是以半空间电场分布理论为基础），在井下巷道中进行测深工作时，电流通过布置在巷道内的供电电极在巷道周围岩层中建立起全空间的稳定人工电场，测量该电场的变化规律，从而达到了解巷道周围岩层中的含水异常地质体的目的。采用在同一测点上逐次增大供电极距，使探测深度逐渐加大，从而得到观测点处（视电阻率）沿垂直方向上的变化情况。其中：

电测深原理示意图
采用装置，将供电电极B置于无穷远，将AMN排列在一条直线上进行观测，其中测量电极MN在一定时间内固定不变，不断增大供电电极距，使探测深度逐渐加大，直到达到探测深度为止；再移动测量电极MN，重复测量，直到满足测量的宽度和深度为止。如下图：

2.3电井下施工技术

在工作面一条巷道中布置供电电极（发射端），在相邻巷道内布置测量电极（接收端），并以一定间距移动测量电极，接收电信号，定点发射，多点接收，直到测完为止。
3．工程实例
以下主要是通过工程实例，验证全方位探测仪的有效性及在煤矿水文勘察中的应用。
超前探测：主要探测掘进迎头前方含水异常地质体及不含水的构造等，为防治水提供科学依据，为超前探放水提供目标，和钻探配合使用，可以提高生产效率、节约成本。
图1
上图为在贵州黑啦噶煤矿做的探测成果图：“0”代表迎头位置，0—76为超前探测的深度，单位是米，颜色代反应视电阻率比值的大小。探测的是回风大巷，掘进了有200米，巷道为平巷，顶底板及左右侧帮都喷浆。探测长度80米，实际深度76米，有4米在空巷道里。探测结果有四个物探异常，其中三个低阻异常，一个高阻异常。1号低阻异常为迎头积水所致，经过钻探验证：2号低阻异常为老空水所致，在10.7米打出老空水，水量为论文导读：上一页12
1.5方/每小时；2号高阻异常为煤层所致，钻孔在1

7.6米见煤层，煤厚1.7米；4号低阻异常未打出水，异常较弱，可能潮湿所致。

图2
上图为在阳煤集团一个煤矿做的探测成果图：探测的是进风大巷侧帮。5—35代表探测侧帮的长度，单位是米，0—56代表向侧帮探测的深度，单位是米，不同颜色反应含水系数的大小。进风大巷侧帮里面是28米保安煤柱，再往里就是同层的采空区。主要是探测同层采空区含水情况。探测结果有一个低阻异常，富水性较强。经过在5米处钻探验证：在26米处打到老空水，含水性较强，出水量为

6.8方/每小时。

4．结束语
4.1随着国家对煤矿安全监管力度的加大，对煤矿防治水工作也提出了更高中专生毕业论文www.7ctime.com
的要求，这样对物探仪器在煤矿应用提供了一定的发展空间。全方位探测仪在煤矿的应用效果显著，探测的准确率可以达到73.6%，给煤矿也带来了巨大的经济效益，可以减少钻探的盲目性，降低打钻成本，提高生产效率等。
4.2通过在井下使用全方位探测仪，可以对巷道掘进头超前探测、单巷道顶板、底板及左右侧帮探测和工作面顶、底板探测，从而达到在井下空间全方位探测的目的，为煤矿防治水提供可靠的依据。
4.3通过在井下使用全方位探测仪，可以为煤矿探测的水患问题主要有以下几点：可以探测迎头前方老空水、裂隙水、含水层水、断层含水及陷落柱含水等；可以探测同层的采空区积水、上组煤矿采空区积水及顶底板含水层含水和煤矿边界含水等；可以探测回采工作面上方或下方的含水异常地质体，包括采面上方采空区积水和含水层水，采面下方承压水分布及含水层含水等。
4.4全方位探测仪应用注意事项：电极要打在实底，避开覆煤、浮渣、底鼓等；供电电极要接地良好，保证供电电流大于30毫安，电流过小，需要浇水或浇盐水；做侧帮或顶板探测时，测量电极一定要用风钻打眼，然后再填充炮泥，再打上测量电极，以使电极接触良好。
参考文献：
傅良魁电法勘探[M ]北京 地质出版社, 1983.
工程及水文物探教程 · 西安工程学院应用地球物理教研室编.
[3]王永红，沈文. 中国煤矿水害预防及治理[M ]，北京: 煤炭工业出版社, 1996.
[4] 《煤矿防治水规定》.