华东办事处 聂龙飞
1 探测背景 2009年1月4日,井下煤仓上部的溜子道在施工过程中出现冒顶,冒落地点在主井以西36m处,冒顶范围:宽度4~5m,长度8~12m,高度12~14m。2009年2月在冒落区以外施工止浆墙,预埋了8个注浆管,在止浆墙西侧钻设四个钻孔,孔底布置在冒落区下方并依次抬高,共注入水泥557.25吨;钻孔施工期间通过9#、14#两个孔放水泄压,总水量约220m3/h,自2009年12月31目开始至2012年4月23日结束,两个孔注入水泥量733.3吨,共注入水泥1290.5吨。2013年10月16日至2014年5月29日对风井底M4砂岩水全面封堵。后期进行注浆治理,同时根据注浆量分析,冒落区可能还存在空区,因此通过本次物探手段来确定空区或裂隙的范围,指导注浆治理。 2 水文地质情况 M4砂岩厚约22m,富水性强,由于冒落区接近郭屯向斜核部,裂隙发育,联通性相对较好,水量补给较为充分。初次冒落时,出水量10m3/h左右,随冒落区的增高,出水量逐渐增大,最大达268m3/h左右。经过两年多的疏放,使M4砂岩含水层在冒落区形成降压漏斗,根据含水层赋存情况分析,其补给水源多来自冒落区的南北及东侧,自冒落区向西约610m处有东董断层,呈南北走向(落差35m),隔水性相对较好,因此西侧补给水量较弱。 3 现场工作技术方法 3.1 仓顶冒落区瞬变电磁探测 本次瞬变电磁探测于2014年7月6日-7月7日完成现场数据采集,采集区域包含皮带巷128m(起点在P2点向东9m)、总回风巷70m(起点在导Z2点向东4m)、第二联络巷24m(起点在二联巷在回风巷开口处)、第三联络巷20m(起点在三联巷在皮带巷开口处)。 本次主要是探测仓顶冒落区附近M4砂岩含水层的导水情况,所以在皮带巷设计5个方向、总回风巷设计3个方向、第二联络巷及第三联络巷分别设计11个探测方向。现场测点布置为每2m一个测点,具体的测线布置如图3-1所示( 红色线条表示测线布置位置),单个测点布置方向如图3-2所示。
图3-1仓顶冒落区瞬变电磁探测现场测线布置图

 图3-2 皮带巷、总回风巷、第二联络巷及第三联络巷单个测点布置示意图
3.2 仓顶冒落区地震波法探测
本次地震波法探测于2014年7月9日完成现场数据采集,采集区域包含皮带巷102m(起点在P2点向东24m)、总回风巷73m(起点在导Z2点向东8m)、第二联络巷26m(起点在皮2号点)、第三联络巷30m(起点在M4号点)。 本次主要是探测仓顶冒落区分布范围,所以探测方向设计在皮带巷、总回风巷、第二联络巷及第三联络巷顶板位置。现场的测线布置如图3-3所示( 红色线条表示测线布置位置),探测施工方法如图3-4所示。
图3-3 仓顶冒落区地震波法探测现场测线布置图
 图3-4 巷道顶板反射共偏移震波探测布置示意图
仓顶冒落区顶板探测采用如图3-4所示布置方法,现场采用单检波器接收,设计偏移距8m,移动步距1m,完成整条测线探测。
3.3 仓顶冒落区并行直流电法探测 本次直流电法探测于2014年7月7日完成现场数据采集,采集区域包含总回风巷60m(起点在该巷与第三联巷交叉口)、第二联络巷30m(起点在该巷与皮带巷交叉口)、第三联络巷30m(起点在该巷与皮带巷交叉口)。 为了对瞬变电磁及震波探测结果的补充,在总回风巷、第二联络巷及第三联络巷布置直流电法探测,通过探测结果可以分析这些巷道的岩层电性的分布情况,来判断岩层的富水性。
 图3-5 仓顶冒落区直流电法探测现场测线布置图
 图3-6 直流电法探测现场施工示意图
4 结果解析 4.1 瞬变电磁法结果解析 经数据处理、分析,获得皮带巷、总回风巷、第二联络巷及第三联络巷顶岩层视电阻率剖面图,图中不同的色调表示不同的视电阻率值,并且遵循色调从冷色调到暖色调表示视电阻率值不断升高的规律。 下图4-1为皮带巷顶板瞬变电磁探测结果,通过结果可以看出顶板上方富含水区域的分布情况,结合现场的地质资料可以分析出冒落区的范围及富水情况,具体如下图4-1所示,图中测线布置方向由导P2点指向主井方向,并定义指向总回风巷的一帮为皮带巷的左帮(偏北),反之为皮带巷的右帮(偏南),坐标原点在P2点向东9m。
 图4-1 皮带巷瞬变电磁探测视电阻率剖面图
图4-1中紫色虚线圈出区域推测为受顶板M4砂岩富水影响导致的相对低阻区。图中红色虚线所区域推测为受冒落区影响导致的低阻区主要分布在测线的100m~124m范围内,推测受冒落区内仍有可能存在一定的裂隙并相对富水,与2013年10月份同位置探测相比,受冒落区影响导致的低阻区异常区有一定缩小。
4.2 震波法结果解析 经数据处理、分析,获得皮带巷、总回风巷、第二联络巷及第三联络巷顶板岩层波组分布图,通过分析波组的分布特征来判断岩层的物理特性,可以反映出冒落区的影响范围,图中原点在P2点向东24m。
 图4-2 皮带巷顶板地震波法探测结果图
通过皮带巷顶板地震波探测结果可以看出,在测线的80-100m,波形开始发生变化,波形较为紊乱,分析是受冒落区的影响。 4.3 直流电法结果解析 经数据处理、分析,获得总回风巷、第二联络巷及第三联络巷岩层电性分布图,通过分析这些巷道的岩层电性的分布情况,来判断岩层的富水性。
 图4-3 总回风巷、第二联络巷及第三联络巷并行电法探测结果图
通过对比直流电法三条测线的探测结果,在第二联络巷和第三联络巷的异常区和瞬变电磁法的结果向吻合,分析为冒落区的影响引起的电性变化。同时注明,由于本次施工条件的限制,直流电法对该区域的探测仅用于对瞬变电磁及震波法的一个补充,不作为结果的主要依据。
5 结论及建议 5.1 结论 图5-1和图5-2分别是2013年10月和2014年7月根据皮带巷、总回风巷、第二联络巷及第三联络巷的瞬变电磁、地震波及直流电法的探测结果结合现场的地质情况推断出的该冒落区的影响范围。
 图5-1 2013年10月仓顶冒落区综合物探结果
 图5-2 2014年7月仓顶冒落区综合物探结果
图中蓝色线条圈出的范围为探测范围内的重点相对低阻区,通过对两次探测结果对比可以看出注浆后重点相对低阻区的范围明显减小,注浆效果较为明显,但是仍存在一部分相对低阻区,因此推断为注浆后冒落区内仍有可能存在一定的裂隙富水。图中圈定区域为探查范围内的异常区,因此不排除其它相邻区域存在的富水区。 图中红色圈出的范围为地震波波谱变化带,通过对同位置两次震波探测信号对比,通过注浆加固后,对冒落区附近进行一定填充,岩体裂隙集中区范围有一定缩小,但该区域内仍可能存在一定裂隙(相关异常区不排除是注浆后顶板介质性质差异导致)。
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