便攜式礦井地質(zhì)探測(cè)儀在永煤公司的應(yīng)用

李志保 （同煤集團(tuán)永煤公司地測(cè)科）

 

摘  要：便攜式礦井地質(zhì)探測(cè)儀解決與采空區(qū)貫通，頂板支護(hù)選擇、探測(cè)地質(zhì)構(gòu)造，減少掘進(jìn)廢巷和解決采掘銜接緊張等方面不失為有效方法。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)吸c(diǎn)探測(cè)

一、永煤公司地質(zhì)構(gòu)造

永煤公司井田位于大同向斜東南翼，主向斜軸在井田西部邊緣通過(guò)。地層呈現(xiàn)東南高、西北低的趨勢(shì)。巖層總體走向?yàn)闁|西向。井田內(nèi)斷裂構(gòu)造較多，斷裂構(gòu)造在地面勘探階段難于用鉆探和物探手段查明，在掘進(jìn)巷道時(shí)，一旦遇到這類構(gòu)造就需要采取破頂、臥底等措施。每過(guò)一條斷層，如措施不到位，就會(huì)造成漏頂，增加噸煤成本。如果這些構(gòu)造在巷道沒(méi)有揭露，而隱伏在工作面內(nèi)，就會(huì)導(dǎo)致綜采停產(chǎn)搬家，影響礦井產(chǎn)量，造成巨大浪費(fèi)。其次，目前永煤公司14＃層317盤區(qū)內(nèi)賦存14-2和14-3兩層煤，煤厚不均勻，層間距薄，而地質(zhì)鉆孔密度不夠，不能較準(zhǔn)確的確定開(kāi)采層位，達(dá)不到集團(tuán)公司的“精采細(xì)采”的理念。因此準(zhǔn)確探測(cè)煤層厚度和地質(zhì)構(gòu)造，合理分層，布置回采巷道，對(duì)礦井回采率提高起著決定性作用。

二、技術(shù)簡(jiǎn)介

KDZ1114-3型系列便攜式礦井地質(zhì)探測(cè)儀是福州華虹智能科技開(kāi)發(fā)有限公司和安徽理工大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的新一代多功能智能微電子產(chǎn)品。該產(chǎn)品整體技術(shù)處于領(lǐng)先水平，采用了多項(xiàng)最新的微電子技術(shù)。由于儀器的探測(cè)方法和解析算法是基于十多年礦井資源探測(cè)和工程勘察檢測(cè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際探測(cè)的大量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上分析提煉而來(lái)。因此，特別適用于淺層地質(zhì)勘探，是目前礦井資源探測(cè)（尤其是礦層、煤層剩余厚度探測(cè)、超前探測(cè)、巷道松動(dòng)技術(shù)參數(shù)測(cè)試）和工程勘察檢測(cè)的理想儀器。

儀器采用彈性波勘探原理，利用震波（地震及聲波）為彈性波波源，對(duì)被測(cè)介質(zhì)的厚度（距離）和進(jìn)行探測(cè)，采用自激自收解析法、瑞雷面波解析法、折射解析法及反射解析法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和解析。這四種解析方法設(shè)置于儀器內(nèi)芯，即單點(diǎn)探測(cè)、雙點(diǎn)探測(cè)、折射探測(cè)與反射探測(cè)，分別可用全自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)探測(cè)、解析。目的是使儀器適用性更廣泛，突破了以往使用探測(cè)儀器只能由專業(yè)人員介入的局面。

三、探測(cè)應(yīng)用效果

2006年利用此儀器在永煤公司礦井進(jìn)行了實(shí)地探測(cè)，探測(cè)結(jié)果敘述如下：

在14＃317盤區(qū)51715軌道順槽的頂煤厚度探測(cè)。

1、探測(cè)方法：采用單點(diǎn)探測(cè)，它是利用聲波在介質(zhì)界面反射原理來(lái)探測(cè)介質(zhì)厚度和速度，它采用單個(gè)檢波器檢測(cè)單次錘擊所反射回來(lái)的聲波，并用自激自收解析法對(duì)聲波數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。這種方法要求震源與檢波器之間的距離盡可能減?。ㄈ鐖D）

 

單點(diǎn)探測(cè)檢波器和震源的關(guān)系

                   

              Y          X

△X

 

 

 

注：△X應(yīng)接近于零  Y：檢波器   X：震源

此種探測(cè)方法要求檢波器、震源插入介質(zhì)內(nèi)或與介質(zhì)充分接觸

2、探測(cè)目的：目前該巷道沿著14-3＃層掘進(jìn)，煤厚逐漸變薄，探測(cè)上方14-2＃煤層厚度，以便指導(dǎo)生產(chǎn)。

3、儀器工作主要參數(shù)：

采樣間隔  20－60μs      采樣點(diǎn)數(shù)  512個(gè)      已知傳播速度   0.8-1m/ms

低截頻率   60HZ              高截頻率  300HZ

采集到的信號(hào)如圖所示：

 

 

 

 

 

 

 

 

4、探測(cè)結(jié)果

單點(diǎn)探測(cè)的煤層結(jié)構(gòu)為(2.5)1.6，而用鉆探實(shí)測(cè)的巷道上方煤層結(jié)構(gòu)為(2.3)1.8。

在14#414盤區(qū)81406面超前探測(cè)老空區(qū)

1、探測(cè)方法：?jiǎn)吸c(diǎn)探測(cè)

2、探測(cè)目的：在14-414-21406巷道迎頭測(cè)距范圍內(nèi)是否存在老空區(qū)

具體采集到波型如圖：

 

 

 

 

 

3、探測(cè)結(jié)果如下：在便攜儀測(cè)距范圍40米內(nèi)前方未發(fā)現(xiàn)老空區(qū)，而實(shí)際鉆探42米未見(jiàn)老空區(qū)，因此可視為相當(dāng)準(zhǔn)確。

結(jié)束語(yǔ)：從目前KDZ1114-3型儀器在永煤公司使用情況來(lái)看有以下特點(diǎn)：

        1、該儀器對(duì)永煤公司的煤巖層的物性變化反應(yīng)靈敏。

2、輕巧便攜，適合井下使用。

3、使用人工錘擊作為震源，安全、激發(fā)方便。

4、探測(cè)結(jié)果顯示直觀，現(xiàn)場(chǎng)可出結(jié)果。

5、效益顯蓍。

總之，對(duì)我公司解決與采空區(qū)貫通、頂板支護(hù)選擇、探測(cè)地質(zhì)構(gòu)造，減少掘進(jìn)廢巷和解決采掘銜接緊張等方面不失為有效方法。

 

2007年5月17日

 

 作者介紹：李志保 1968年6月出生

                  1994年同煤集團(tuán)職工大學(xué)畢業(yè)  大專文化

                  現(xiàn)永煤公司地測(cè)科工程師

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