专利名称：工作面煤层采前立体探测方法
技术领域：
本发明涉及一种探测方法，尤其是一种工作面煤层采前立体探测方法，属于煤层采前物探技术领域。
背景技术：
传统的工作面采前物探，属于以工作面内部及工作面底板为主要探测对象的狭义探测。只能对工作面内部及工作面底板 有无隐伏导水构造及突水隐患进行探测、评价，属于半空间探测，是基于工作面采前自然状态的一种静态探测，没有考虑到回采对工作面上部及周围岩层破坏影响范围内可能存在隐伏导水构造或水体，而引发突水的情况。1991年10月29日，盐城矿务局南庄矿_130水平南三采区停采后103天，特大滞后突水事故，水量2820m3/h，全矿停产。主要原因是在矿压、水压综合作用下，2030工作面外侧100米位置韩I断层阻水性发生变化，奥灰水沿断层带突出，酿成特大突水事故。2009年，吉林通化梅河口市中和煤矿“11. 2 7”顶板溃水(泥)事故，16名矿工遇难。直接原因就是工作面回采，顶板采动裂隙沟通上部积水老空区，导致水、泥、沙俱下，淹没工作面巷道造成的。2011年5月29日，贵州省贵阳市朱昌镇富宏煤矿发生透水事故，死亡13人；5月31日，贵州省黔南州一处非法采煤窝点发生透水事故，死亡8人。事故原因均是开采过程中上部采空区积水情况不清，采动破坏带沟通老空区导致透水事故。绝大多数工作面回采突水和采后突水，均与采动破坏有关，是采动破坏裂隙与隐伏导水通道(或水体)导通的必然结果。而且这些突水隐患既存在于工作面底板下方，也存在于工作面顶板上方、工作面外围等空间各个方位。这些突水隐患既可能是奥灰水、老空水，也可能是导水陷落柱或导水断层、导水裂隙密集带等。对于诸如工作面顶板上方、工作面外围这些隐伏突水隐患探测，传统采前探测方法都未予以考虑，因此容易导致事故发生。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种工作面煤层采前立体探测方法，能够实现对工作面煤层回采破坏影响范围内突水隐患情况的全方位立体探测，有效避免突水事故的发生。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是一种工作面煤层采前立体探测方法，其方法步骤如下
(1)采用无线电波坑道透视技术探测工作面煤层层位是否存在隐伏地质构造，并确定其具体位置及范围；
(2)采用幅频电透视技术，对工作面底板或者顶板范围内是否存在隐伏导水构造进行探测，并确定其具体位置及范围；
(3)采用直流电测深技术，对巷道底板下方是否存在隐伏导水构造进行探测并评价；
(4)采用瞬变电磁探测技术，对工作面内部、底板、顶板及外围是否存在隐伏导水构造进行全面探测。所述步骤(I)中坑道透视接收点间距为10米，发射点间距小于等于50米，发射点单点对应接收巷道长度不小于150米。所述步骤(3)中电测深点间距小于等于20米，测深控制进入奥灰30米或工作面底板下方70米。所述步骤(4)中在同一空间方向的探测角度为两个以上。上述方法将常规探测范围由采前工作面内部、底板扩展到工作面采动影响范围的 全空间，实现立体探测，探测范围涵盖工作面内部、底板、顶板、外围等多个方位。探测方法也在传统的煤层采动工作面无线电波坑电透视技术、工作面底板电透视技术以及巷道电测深技术基础上，增加了工作面全方位瞬变电磁探测技术。由于该技术充分考虑到工作面回采对四周的动态破坏影响，实现了真正意义上的空间探测，可以最大限度地探测、查明工作面回采破坏影响范围内的突水隐患情况，因此，能够科学有效地避免回采中及回采后的突水事故。本发明的有益效果如下本发明在传统工作面煤层采前物探方法的基础上，增加工作面顶板及外围方向的探测，采用瞬变电磁探测技术实现工作面煤层的全方位立体探测，实现了真正意义上的空间探测，能够最大限度查明工作面煤层回采破坏影响范围内的突水隐患情况，有效避免事故发生，保证人们的生命财产安全。
具体实施例方式本发明所述的工作面煤层采前立体探测方法，具体步骤如下
(I)采用无线电波坑道透视技术探测工作面煤层层位是否存在隐伏地质构造，并确定其具体位置及范围。坑道透视接收点间距为10米，发射点间距小于等于50米，发射点单点对应接收巷道长度不小于150米。(2)采用幅频电透视技术，对工作面底板或者顶板范围内是否存在隐伏导水构造进行探测，并确定其具体位置及范围。(3)采用直流电测深技术，对巷道底板下方是否存在隐伏导水构造进行探测并评价。电测深点间距小于等于20米，测深控制进入奥灰30米或工作面底板下方70米。(4)采用瞬变电磁探测技术，对工作面内部、底板、顶板及外围是否存在隐伏导水构造进行全面探测。本发明主要有以下几种不同的实施方案。方案一工作面顶部老空积水区探测
采用环工作面多角度对穿探测技术。根据工作面规模大小、采煤方法、采高、顶部采空区空间位置，采用瞬变电磁定向探测技术，对工作面顶板斜上方进行3-5角度探测。当工作面采宽较小、瞬变电磁探测距离能够满足对工作面空间范围进行全覆盖时，探测只在工作面巷道内帮进行即可；当工作面采宽较大、瞬变电磁探测距离不能覆盖整个工作面时，需在工作面巷道内帮探测基础上，增加巷道顶板正上方及外帮方向探测，确保对工作面及外围的“延边”覆盖。方案二 工作面底板探测
该方案针对回采过程中存在底板奥灰水及隐伏陷落柱、断层等导水构造威胁的工作面而设计，其主要特点是多种物探方法的综合使用，探测范围包括工作面内部、底板及外围等整个空间范围。工作面底板探测，瞬变电磁探测一般与常规电测深、电透视技术配合使用。现场沿工作面巷道里帮斜下方布置2-3个探测角度，其深度控制范围主要考虑三方面因素，即底板采动破坏深度、主要含水层埋深及注浆加固层位。以邢台矿区为例，主采煤层下距奥灰区域强含水层40米左右，煤层与奥灰之间夹有一层薄层本溪灰岩，回采造成工作面底板破坏深度一般在20米以内，极端情况可超过50米。因此，按照底板控制深度进入奥灰顶部30米计算，瞬变电磁探测应以底板下方20-70米深度为重点，加密控制范围。需要说明的是，现场选用哪几种物探方法组合，需根据工作面规模、煤层至主要含 水层间距等参数进行科学选取。一般可分为如下几种情况
(I)小采宽工作面(采宽小于60米)
这类工作面由于采宽较小，电透视技术最大探测深度往往只有二十余米，基本属于无效探测，一般可以省略。这时候，可采用巷道电测深辅以瞬变电磁组合探测技术。通过两巷电测深加密测量，绘出几个不同深度探测解释切面，作为主要解释图件。瞬变电磁技术则主要承担工作面底板斜下方外围探测任务，面内斜下方探测角度2-3个。(2)中等采宽工作面(采宽60-200米)
这类工作面最为常见，一般可采用电测深、电透视、瞬变电磁常规组合探测技术。瞬变电磁面内斜下方探测角度2-3个。(3)大采宽工作面(采宽大于2000米)
这类工作面采宽太大，电透视信号一般较弱或无信号，无法使用，可采用电测深、瞬变电磁组合探测技术。瞬变电磁由于测距问题，往往不足以对工作面进行全覆盖探测。因此，面内瞬变电磁斜下方探测角度需增加至3-4个，以确保数据量足够多，能够绘出满足精度要求的特定深度瞬变电磁探测解释切面，并作为主要解释图件。方案三工作面外围探测
工作面外围探测，主要针对工作面周边采动破坏影响范围内是否存在导水断层、陷落柱等突水隐患进行探测。探测主要在工作面上、下顺槽及切眼外帮进行，考虑到停采线距边眼巷道有几十米安全距离，因此边眼巷道一般可以不布置测点。同一方向探测角度一般为2个。主要探测控制层位以煤层底板下方为主，且2个探测角度之间夹角不宜过大，一般15° 20°。平面控制宽度要求尽量远，最低不少于50米。
权利要求
1.一种工作面煤层采前立体探测方法，其特征在于，其方法步骤如下 (1)采用无线电波坑道透视技术探测工作面煤层层位是否存在隐伏地质构造，并确定其具体位置及范围； (2)采用幅频电透视技术，对工作面底板或者顶板范围内是否存在隐伏导水构造进行探测，并确定其具体位置及范围； (3)采用直流电测深技术，对巷道底板下方是否存在隐伏导水构造进行探测并评价； (4)采用瞬变电磁探测技术，对工作面内部、底板、顶板及外围是否存在隐伏导水构造进行全面探测。
2.根据权利要求I所述的工作面煤层采前立体探测方法，其特征在于，所述步骤(I)中坑道透视接收点间距为10米，发射点间距小于等于50米，发射点单点对应接收巷道长度不小于150米。
3.根据权利要求I所述的工作面煤层采前立体探测方法，其特征在于，所述步骤(3)中电测深点间距小于等于20米，测深控制进入奥灰30米或工作面底板下方70米。
4.根据权利要求I所述的工作面煤层采前立体探测方法，其特征在于，所述步骤(4)中在同一空间方向的探测角度为两个以上。
全文摘要
本发明公开了一种工作面煤层采前立体探测方法，其具体步骤如下采用无线电波坑道透视技术探测工作面煤层层位是否存在隐伏地质构造，并确定其具体位置及范围；采用幅频电透视技术，对工作面底板或者顶板范围内是否存在隐伏导水构造进行探测，并确定其具体位置及范围；采用直流电测深技术，对巷道底板下方是否存在隐伏导水构造进行探测并评价；采用瞬变电磁探测技术，对工作面内部、底板、顶板及外围是否存在隐伏导水构造进行全面探测。本发明的有益效果如下实现了真正意义上的空间探测，能够最大限度查明工作面煤层回采破坏影响范围内的突水隐患情况，有效避免事故发生，保证人们的生命财产安全。
文档编号G01V3/12GK102645674SQ20121011247
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月17日 优先权日2012年4月17日
发明者周杰民, 孙吉益, 崔焕玉, 李全明, 李智文, 李玉宝, 武延辉, 王玺瑞, 赵广淼, 赵立松, 郭培鹏 申请人:河北煤炭科学研究院