音频电透法在探测煤矿工作面富水异常区中的应用

　总第２２３期音频电透法在探测煤矿工作面富水异常区中的应用

张晓岩

（潞安集团古城煤矿建设管理处，山西长治　０４６１００）

摘　要：简述了音频电波透视法的工作原理、施工流程及该方法在探测煤矿工作面顶板赋水情况的应用，应用表明音频电波透视法对矿井工作面进行赋水情况探测是一种较为理想的方法。关键词：音频电透法；构造；水文地质

中图分类号：Ｐ６３１．３　　　文献标识码：Ｂ　　　文章编号：１００５２７９８（２０１８）０３００４７０２???

　　《煤矿安全规程》与《防治水规定》中明确提出“有掘必探、有疑必探”、“物探先行，钻探验证”的工作方针，在工作面形成后，回采前采用相应的方法对内部构造及时探查，并圈定异常区域，然后制定相应防范措施，可极大降低安全风险，为后续安全生产提供强有力保障。音频电透法就是其中一种常用井下

１－４］

地球物理勘探法［。

２　应用实例

　　本次探测工作采用井下音频电透视法对朔州市

某煤矿已形成切眼且准备回采的１１２０４工作面进行底板富水情况探测，仪器选用ＹＢＴ３２矿用本安型并行电法，该仪器由发射机和接收机两部分组成，有５种发射、接收频率（８Ｈｚ、１６Ｈｚ、３２Ｈｚ、６４Ｈｚ、１２８Ｈｚ）可供选择。１１２０４工作面宽度为２２０ｍ、走向长度约２３５０ｍ。在工作面进风巷和回风巷布置发射和接收点，设计发射点的间距为５０ｍ，接收点距１０ｍ。对应每个发射点，在对面巷道与之相对点前后一定区段进行扇形等距观测，完成单巷收发后，两巷对调进行收发。现场布置如图２。

１　基本原理及工作流程

　　由于地下不同岩层导电性不同（如表１所示），

进而人造电场的分布形态也随着改变。井下工作面音频电透法是通过专业的设备在工作面并行巷道观测人造场源的分布形态以实现探测地质异常的目的。具体流程为在一巷布设发射Ａ电极（Ｂ电极为无穷远电极），在另一巷布设接收电极（如图１），单次收发（称“一站”）以Ａ电极向对巷发射形成扇形接收，然后沿两巷逐渐搬站，以对整个工作面形成数据覆盖。完成单巷收发后，两巷对调进行收发。

表１　常见煤系地层各类岩石电阻率

岩名

煤

泥岩

砂岩

石灰岩

矿井水

电阻率／５５

１０～１０４１～５０１～１～１０６０～４×１０１０（Ω·ｍ）

［５，６］

图２　井下音频电透现场施工示意

　　通过对进风巷和回风巷两巷分别发射、接收，数

０ｍ层段、４０～据处理后形成工作面底板下０～４

８０ｍ层段岩层综合视电导率平面图。如图３、４。

图３　１１２０４工作面底板下０～４０ｍ

层段岩层综合视电导率平面

图１　仪器基本工作原理

图４　１１２０４工作面底板下４０～８０ｍ

层段岩层综合视电导率平面

收稿日期：２０１７０９１５??

作者简介：张晓岩（１９８６－），男，山西运城人，工程师，从事地质勘探与测量工作。

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２０１８年３月　　　　　　　张晓岩：音频电透法在探测煤矿工作面富水异常区中的应用　　　　　　　　　第２７卷第３期

　　一般而言，按照频率域电场理论及实际探测经验，在地层岩性切向相对均一的条件下，同一频率建立的电场所获得的视电导率值越高，说明地层的综

７－８］合导电性越好，含水也就越丰富［。

为确定不同深度岩层的电性异常区域，按照统计解释原则，获得：

７．８Ｓ／ｍ；阈值为４

２）　１１２０４工作面底板下４０～８０ｍ层段岩层视电导率值在１６～２３Ｓ／ｍ间变化，该岩层段的异常阈值为１９．５Ｓ／ｍ。

４０ｍ和按照上述异常阈值标准，对比分析０～４０～８０ｍ层段的视电导率分布特征，确定１１２０４工作面底板存在６个异常区，分别为Ｙ－１、Ｙ－２、Ｙ－

３、Ｙ－４、Ｙ－５和Ｙ－６，各异常区具体情况见表２。

地质特征分析

１）　１１２０４工作面底板下０～４０ｍ层段岩层的

视电导率值在３５～６０Ｓ／ｍ间变化，该岩层段的异常

表２　１１２０４工作面底板音频电透视探测电性异常分析

异常编号Ｙ－１

０～４０ｍ段

８０ｍ、１９０～２４０ｍ、３３０～４８０ｍ　　主要集中于０～

处回风巷一侧和２２０～２５０ｍ处进风巷一侧，分布有一定面积，分析推断为局部裂隙发育含水。　　位于８５０～９８０ｍ处回风巷一侧和６２０～７１０ｍ处

７．８Ｓ／ｍ进风巷一侧，该区视电导率分布平均大于４

向面内贯穿，结合资料分析，推断该区构造破碎带或裂隙发育，有一定的富水性。　　位于１１５０～１２９０ｍ处，由回风巷贯穿至进风

８．５Ｓ／ｍ巷，分布范围相对较大，视电导率值分布在４

左右，分析该区岩层裂隙发育，有一定的富含水性。　　位于１３２０～１５２０ｍ处进风巷一侧，分布范围相对较大，分析该区岩层裂隙发育，有一定的富含水性。５０～１９１０ｍ处，由进风巷向回风巷延　　位于１７

８．５Ｓ／ｍ伸，分布范围相对较大，视电导率值分布在４

左右，分析推断该区岩层裂隙发育，有一定的富含水性。

３０～２３５０ｍ处工作面内，分布范围相对　　位于２３

小，视电导率值大于５０Ｓ／ｍ，分析推段该异常为金属设备产生干扰。

４０～８０ｍ段

　　主要集中于１８０～２４０ｍ、３５０～４６０ｍ处回风巷

一侧和２１０～２５０ｍ处进风巷一侧，分布有一定面积，分析推断为局部裂隙发育含水。

　　位于７２０～７５０ｍ处回风巷一侧，７５０～９６０ｍ处

７０～９２０ｍ处，结合资料分进风巷一侧主要集中于８

析，推断该区构造破碎带或裂隙发育，有一定的富水性。

　　位于１１６０～１２５０ｍ处，由回风巷贯穿至进风巷，分布范围相对较大，分析该区岩层裂隙发育，有一

４０ｍ段较一致性较好。定的富含水性，且与浅层０～　　位于１３３０～１５３０ｍ处进风巷一侧，分布范围相

对较大，分析该区岩层裂隙发育，有一定的富含水性，

４０ｍ段较一致且与浅层０～

　　位于１７９０～１９４０ｍ处，由进风巷向回风巷延

伸，分布范围相对较大，分析推断该区岩层裂隙发育，有一定的富含水性，且与浅层０～４０ｍ段较一致。　　位于２２１０～２３５０ｍ处，由进风巷向工作面内延伸，分析推断该区岩层裂隙较发育，有一定的富水性。

Ｙ－２

Ｙ－３

Ｙ－４

Ｙ－５

Ｙ－６

　　经过０～４０ｍ层段、４０～８０ｍ层段对比分析，

一致性较好的异常主要集中于以下位置：

ＹＱ－１和ＹＳ－１（后统一为Ｙ－１）的１９０～２４０ｍ、３５０～４６０ｍ处回风巷一侧，Ｙ－２的８５０～９７０ｍ处贯穿工作面，Ｙ－３的１１６０～１２５０ｍ处贯穿工作面，Ｙ－４的１３３０～１５２０ｍ处进风巷一侧，Ｙ－５的１８００～１９００ｍ处进风巷一侧，Ｙ－６的２１８０～２２６０ｍ处进风巷一侧。

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［责任编辑：李月成］

３　结　语

　　井下音频电透视法可通过选用不同频率来实现对工作面顶底板不同深度不同位置处富水区的圈定，进而对井下安全生产提供指导。参考文献：

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