郭瑞
内蒙古蒙泰不连沟煤业有限责任公司 内蒙古 鄂尔多斯 017000
摘要：为确保煤矿掌子面的安全掘进生产，需探明前方的构造地质情况。直流电法超前探理论完善，在山西矿区探测掌子面迎头前方的老窑有非常成功的经验，将该方法应用于鄂尔多斯奥灰带压矿区，目标探测断层、裂隙带等垂向导水通道，经过2-3年的巷道跟踪超前探掘验证，结果表明直流电法超前取得了明显的效果。
关键词：直流电法；超前探测；构造
1 引言
水害是影响矿井安全生产的五大灾害之一，特别是奥灰带压水源。近几年，井下直流电法探测巷道老窑巷道积水、断裂破碎带、含水和导水构造等取得了明显的地质效果。由于岩石电阻率大小主要取决于空隙内的富水性和孔隙空间特性，所以直流电法电阻率成象对于识别掘进巷道前方的老窑巷道、隐伏断层、破碎带、陷落柱，尤其含水、导水破碎带，甚至潜在的突水点都有明显的地质效果，已成为煤矿水害探测的最佳选择[1]。
2 方法概述
直流电法超前探是基于直流电法测深方法原理，用以研究掘进头前方相对电性变化规律，预测掘进头前方含、导水构造的分布和发育情况的一种井下电法探测新技术[2]。
四点源法超前探测技术同时在堵头后方布设4个供电点，利用在巷道后方不同供电电源所产生的电位差，经过视电阻率计算，得出不同极距的视电阻率异常，经过各种处理，消除巷道影响、后方异常影响、侧方异常影响。通过空间交汇，可以准确对前方异常进行定位，较好地解决了超前勘探含水构造这一问题。从均匀全空间出发，可计 算出岩石的视电阻、视电阻率：
3 测区地质与地球物理概述
超前探测的施工巷道为在煤层中掘进，该煤层厚约18m，直接顶、底板以砂泥岩为主，主要水害威胁为奥灰水。煤层距离奥灰平均为50m，煤层底板标高低于奥灰水位20m左右，即带压为0.2MPa，煤层底板下存在一层铝土泥岩，在地层较为完整的情况，可作为较好的隔水层。因此跟踪超前探测主要目标地质体为构造裂隙带。
在正常地层中，电流线在地层中均匀分布。当有含水断层或充水裂隙切割地层时，由于水体良好的导电性，电力线会向含水断层或裂隙破碎带集中，使探测到的视电阻率值比其它部位的视电阻率值明显降低，这就为掘进头超前探测提供了良好的物性基础。
通过对掘进头超前探测视电阻率数据的分析和解释，可推断掘进头前方含赋水异常的分布特征[3]。
4 数据处理
在获取的地质信息中,包含有地下全空间各种地质体的影响。可归结为测量电极M、N附近的(巷道底板不均匀,M、N电极接地条件的不均一、巷道内局部电性不均匀地质体等)影响、地层层状空间的影响、地层各向异性的影响、巷道工作面非正前方的影响(上方、下方、左方、右方、后方)、巷道工作面前方的影响。在均匀空间或层状空间条件下、顺层超前探测时,分别需对下列影响进行消除[2]：
1、测量电极M、N附近的影响消除；
2、层状地层和各向异性的影响消除；
3、工作面非正前方的影响消除；
5 地质成果
实际施工在工作面顺槽掘进区间，在掌子面附近施工直流电法超前探测，见图1。
图1为直流电法经过处理后的电阻率剖面图，以深色表示电阻率高值段，浅色表示电阻率低值段。
（1）成果分析
探测迎头前方发现2处明显低阻异常区：1号异常位于迎头前方的15~20m（即距主回撤通道283~288m）之间；2号异常位于迎头前方的51~56m（即距主回撤通道319~324m）之间。此外，在迎头前方的40m（即距主回撤通道308m）附近发现一处次级异常。
（2）探掘对比
巷道打钻未在1号异常处发现明显水文地质异常，掘进揭露有顶板滴水现象。
掘进至当此迎头前方52m（即距主回撤322m）附近时，迎头右帮揭露砂岩，18m厚度的煤层在巷道的顶底板均未见，根据现场情况，安排了钻探队和掘进队对巷道的顶、底进行打钻探煤，结果显示煤层位于巷道顶板上14m左右，初步判断为断层，否定陷落柱。为确保安全，将巷道抬高寻煤层，后安全掘过该区域后煤层回落，经过上下盘判断为断层（H=0～10m，∠65°，N75°E）,。2号异常准确的提前预报该地质异常巷道前方的位置。
图1 直流电法超前探成果
6 结论
直流电法超前资料经过后期有效数据处理与解释，能提前预报巷道迎头前方的构造，并能准确的定位断层与巷道交叉的位置，为巷道超前钻探提供参考资料，为巷道的安全掘进和生产提供准确的超前资料。
最后由衷的感谢参与课题和施工的集团公司及煤矿的相关人员。
参考文献
[1]韩德品,赵谱,李丹.矿井物探技术应用现状与发展展望[J].地球物理学进展,2009,24(5):1839-1849.
[2]韩德品,李丹,程久龙,等.超前探测灾害性含导水地质构造的直流电法[J].煤炭学报,2010，35（4）：635－639.
[3]张倚瑞,李瑜,李明星.跟踪直流超前探在黄玉川煤矿的应用[J].煤炭技术.2014，33（5）:73-75.
作者简介:
郭瑞，男，出生日期:1983年10月18日，汉族，籍贯:陕西省榆林市，研究方向:地测防治水。
论文作者:郭瑞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第13期
论文发表时间:2018/10/4
标签：巷道论文; 超前论文; 直流电论文; 电阻率论文; 煤层论文; 异常论文; 断层论文; 《防护工程》2018年第13期论文;