残复采煤层老空水探查技术研究.pdf
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1、2023.9 矿业装备/370 引言以往小煤矿开采工艺落后,多采用房柱式开采、巷采,导致老空、旧巷中存在大量未充分开采利用的煤炭资源。这些旧巷、老窑由于资料缺乏,导致老窑、旧巷分布范围不清,而老空水的赋存与旧巷、老空区范围有关,一般聚集在采空区地势较低处,以静储量为主,旧巷、老空具有积水情况不清、隐蔽性强、连通性较差的特点,使老空水防治问题十分严峻,难度极大。本文以山西某矿残复采煤层为例,采用矿井瞬变电磁方法和钻探手段对掘进巷道前方旧巷中可能存在的老空水进行探查,以便为后序开采工作提供有价值的参考信息。1 工程概况山西某矿残复采 3#煤层位于山西组下部,厚2.457.25m,平均 5.42m,
2、结构简单,节理较发育。煤层为不易自燃煤层,煤层起伏较大,总体上为一向斜构造,煤层倾角 3 12,平均 7。煤层伪顶为黑色不稳定泥岩,厚度 00.4m,质地松软,随采随落;直接顶为深灰色泥岩、砂质泥岩,厚度 2.7m,含植物化石;老顶为灰色中砂岩,厚度 6.65m,夹有泥岩条纹,含植物化石,节理发育;直接底为深灰色砂质泥岩,厚度 0.78m,含植物化石;老底为灰色中砂岩,厚度 9.78m,以石英为主,含云母。该掘进工作面煤层最小埋深 128m,上距 K8 砂岩约 40m,预计导水裂隙带最大高度为 93.13m。工作面掘进主要受顶板砂岩(K8)裂隙水和老空水威胁。该煤矿在井田中部向北掘进巷道,掘进
3、巷道前方存在多条旧巷,旧巷分布错综复杂,且资料准确度存在一定疑问。掘进工作面超前探放水主要有物探、化探、钻探和巷探等手段,常用主要手段为物探和钻探1,老空水井下物探可以采用瞬变电磁法、直流电法、音频电穿透法探测老空积水情况(煤矿防治水细则)。为对北翼运输大巷前方存在多条旧巷积水情况进行探查,采用“物探先行、钻探验证”的原则,采用矿井瞬变电磁方法和钻探手段对掘进巷道前方旧巷中可能存在的老空水进行探查。2 矿井瞬变电磁探查矿井瞬变电磁为一种非接触式测量方法,可在井下进行多方向测量,探测距离达 80120m2。于景邨3等通过模拟实验及井下实际探测结果对比发现,矿井瞬 变电磁法对线圈法线方向的老空水最
4、为敏感,能通过低阻体大小确定老空水范围,是探查掘进巷道前方老空水的有效手段。刘白宙4采用全空间瞬变电磁法对某矿21020 回风巷掘进工作面前方老空水、顶板水和 21040回风巷侧帮老空水进行了探测,经钻探验证,累计有效疏放老空水约 23800m3。矿井瞬变电磁与地面的电磁场原理基本是的一样的,但两者探测环境不同,其响应瞬变场也就发生变化,地残复采煤层老空水探查技术研究刘敏(山西煤炭运销集团黄山煤业有限公司,山西长治 046000)摘要:为解决山西某矿在残复采过程中旧巷老空水的探查难题,在巷道掘进过程中采用矿井瞬变电磁方法对前方的旧巷积水情况进行探查,针对物探异常区进行专项验证、疏放,通过物探、
5、钻探的结合有效疏放了老空水,实践结果表明矿井瞬变电磁与钻探结合的超前探查方式对旧巷、老空积水的探查及治理十分有效。关键词:矿井瞬变电磁方法;钻探;老空水;旧巷;残复采38/矿业装备 MINING EQUIPMENT工 艺面为半空间,也就是地面瞬变响应为地表以下半空间岩层内的响应;而矿井内为全空间的瞬变响应,这种响应来自于矿井内全空间的某一处,这就造成对仪器设备的观测要求、处理方法中,对感应场的建模、公式演算和异常解释识别的要求更为苛刻。两者在探测环境及电磁场传播路径上存在的巨大差异,造成矿井与地面的瞬变电磁原始数据采集和处理系统有很大的不同。在煤矿井下进行观测时需要考虑巷道内轨道、输送电缆以及
6、重叠回线小线框的影响,在这特定环境下矿井瞬变电磁法受装置的局限,其探测深度有限,目前最先进的仪器有限探测深度仅达到 180m 左右。因此,在实践应用中对矿井超前探测异常解释时,必须结合具体地质、水文地质情况综合分析。矿井瞬变电磁法具有以下特点5:探测环境受限制,空间范围内不容许大线框装置,从而只能采用边长小于 3m 的多匝回线装置,仪器设备轻便,在实际施工时仅需 34 人就可完成,成本低且工作效率高。小线框重叠回线装置观测系统可根据井下巷道具体情况,灵活应用,选择适合本矿的探测方位及探测点距,可跟踪研究,统计每个矿井的解释参数。由于井下探测贴近地质异常体更近,能够大大提高目标体的信噪比,有利于
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