根據(jù)淺表層煤炭日益枯竭，深部煤炭采掘技術(shù)日益發(fā)展，水害已成為影響和威脅礦井正常生產(chǎn)和安全生產(chǎn)的重大問題。根據(jù)目前數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，導(dǎo)致水害的水源大部分是老空水及頂?shù)装逅�。�?dǎo)水的通道大部分是陷落柱及斷層。因此，迫切需要對(duì)水道及水源進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。如今，根據(jù)水害選用的探測辦法包括物探和鉆探以及化探。本文經(jīng)由巷道前鉆場使用物探、鉆探一體化勘探技術(shù)對(duì)超前測孔進(jìn)行探測。對(duì)巷道巖層含水性及其地質(zhì)結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行研究，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水害的進(jìn)一步精準(zhǔn)勘測。

　　1 現(xiàn)場測試布置

　　1.1 地質(zhì)概述測試位置于風(fēng)聯(lián)巷所在 F1 導(dǎo)線端鉆場 F1-4 物探孔內(nèi)進(jìn)行，首先鉆探開始的同時(shí)振動(dòng)鉆柱錄井勘測技術(shù)也開始了 ;其次，鉆探在成孔之后進(jìn)行了孔內(nèi)地震法和孔內(nèi)直流電方法以及孔內(nèi)電磁瞬變法等諸多物探的方法。經(jīng)過測試對(duì)比，并同揭露鉆探狀況加以參考分析，更準(zhǔn)確更精細(xì)的對(duì)前方和鉆孔四周結(jié)構(gòu)形成及富水性進(jìn)行判斷。

　　1.2 振動(dòng)鉆柱錄井勘探技術(shù)振動(dòng)鉆柱錄井裝置作為部分鉆桿相接于鉆頭之后探孔內(nèi)，使加速三分量傳感器對(duì)鉆機(jī)工作的各種狀況的振動(dòng)波信號(hào)和鉆頭鉆破煤巖的時(shí)候產(chǎn)生的振動(dòng)波信號(hào)進(jìn)行接收。因?yàn)椋瑢?duì)于相同鉆機(jī)回轉(zhuǎn)的動(dòng)力運(yùn)行功率和鉆頭保持一致，鉆頭和巖性互為作用，動(dòng)力的反應(yīng)譜和巖性的特性緊密關(guān)聯(lián)，根據(jù)對(duì)鉆柱全程振動(dòng)波譜的記錄，能夠?qū)崿F(xiàn)鉆巖性與斷層破裂帶的勘察和探測。

　　1.3 超前地震探測的技術(shù)本次超前地震探測使用專用探孔地震信號(hào)采集系統(tǒng)，信號(hào)傳感器是靈敏度極高的傳感器，它是由 PVC 管上固定傳感器 , 將 PVC 管送達(dá)相應(yīng)深度的孔壁進(jìn)行探查其周圍和前方異常地質(zhì)信號(hào)。探孔內(nèi)傳感器布置情況如圖 1。

　　2 物探鉆孔結(jié)果的分析

　　2.1 振動(dòng)鉆柱錄井對(duì) F1-4 探孔進(jìn)行鉆探的過程中，振動(dòng)鉆柱的數(shù)據(jù)錄井能量信號(hào)分析，前面地質(zhì)相對(duì)比較穩(wěn)定，因?yàn)槭艿?F22 發(fā)育斷層的影響，出現(xiàn)異常情況主要在探孔后段，探孔深度在 56~60 m、65~70 m、73~78 m、90~96 m 的位置能量出現(xiàn)逐漸加大的趨勢。由此推斷這些深度的位置發(fā)生了變化的巖性，鉆探過程為先遇到了軟巖心，隨后逐漸遇到硬巖心。當(dāng)鉆探深度在 85~89 m 時(shí)，信號(hào)震動(dòng)的幅度有所減小，從而使能量減小，其鉆探能量比前后減小，根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以推斷，由巖石較硬的地質(zhì)結(jié)構(gòu)鉆入軟煤層或者破碎帶是相對(duì)容易的。從探測數(shù)據(jù)可以看出鉆探深度使用的時(shí)間，56~60 m、65~70 m、74~78 m、90~96 m 鉆探深度用時(shí)變長，說明此時(shí)遇到的巖石在發(fā)生變硬。85~89 m 深度用時(shí)變短，這說明鉆探由硬巖石鉆進(jìn)軟煤層。結(jié)合資料和錄井記錄，0~9.5 m 是煤層，在 9.5~56 m、60~65 m、70~73 m、78~85 m、89~90 m 是泥巖，在 56~60 m 是粉末砂巖，在 65~70 m，73~78 m、90~96 m 是砂巖，在 85~89 m 是破碎帶或者是煤線。

　　2.2 超前地震探測通過超前地震探測所獲得的探孔口前偏移的地震波成像如 3 圖。

　　偏移的地震波剖面圖能夠說明探孔前彈性不同界面位置空間的關(guān)系，孔口前面 100 m 之內(nèi)范圍，有 3 處反射的相位，通過與地質(zhì)材料結(jié)合上述 3 處可以判定 ：孔口前 13~18 m 之間存在異常的 r1 界面、35~52 m 之間存在異常的 r2 界面，通過分析認(rèn)為是 F51 斷層和破碎帶的影響或者是鉆孔時(shí)遇到變化巖層的影響。孔前 75~80 m 之內(nèi)為異常的 r3 界面，通過分析認(rèn)為是 F22、F51 斷層和破碎帶的影響以及變化巖性的影響。

　　2.3 探孔內(nèi)直流電方法

　　2.3.1 探孔內(nèi)測深直流電方法的探測探孔內(nèi)直流電方法孔壁探測電阻率如圖 4。從圖中可以看出有兩處高阻區(qū)，有三處低阻區(qū)，探孔深度在 12~16 m、61~71 m、90~98 m 顯現(xiàn)為低阻特性，電阻率小于 20 Ω·m，經(jīng)過分析，這一區(qū)域是受變化巖性影響或者含水局部發(fā)育裂隙，具有較弱的富水性。探孔深度在 18~24 m、 52~58 m 顯現(xiàn)為高阻特性，電阻率大于 50 Ω·m，經(jīng)過分析，這一區(qū)域是發(fā)育裂隙不含水或者是變化巖性。

　　2.3.2 探孔中的直流超前電法探測探孔中的直流超前電法探測主要是探測電阻率，經(jīng)過探測得知，探孔底部前 80 m 的范圍之內(nèi)，整體的電阻率很高，電阻率大于 40 Ω·m，在探測區(qū)域內(nèi)存在高阻區(qū)和低阻區(qū) ：在探孔底部前 18~25 m 范圍內(nèi)顯現(xiàn)為低阻特性，電阻率在 40~50 Ω·m，因?yàn)槭艿狡扑閹Ш蛿鄬?F22 影響及變化巖性影響，富水性很差，但是局部也有可能具有裂隙的水。探孔底部前 60~70 m 范圍內(nèi)顯現(xiàn)高阻特性，電阻率大于 130 Ω·m，可能受到破碎帶和斷層影響及變化巖性的影響。

　　3 結(jié)語

　　通過上述研究與應(yīng)用取得優(yōu)勢如下 ：(1)利用物探鉆探的相關(guān)技術(shù)，能夠準(zhǔn)確的將鉆探前方以及周邊地域可能含有水道、富水巖層、地質(zhì)條件異常進(jìn)行定位。(2)利用鉆探過程使用的振動(dòng)鉆柱技術(shù)性錄井工藝，能夠準(zhǔn)確的將鉆孔中變化的構(gòu)造位置與變化的巖層位置進(jìn)行定位，從而提高了判斷鉆探結(jié)果的質(zhì)量。(3)利用鉆孔處擊錘鉆進(jìn)行接收信號(hào)，將地震產(chǎn)生的反射波進(jìn)行探測的方法，能夠判斷出探孔周圍異常地質(zhì)準(zhǔn)確的位置。(4)在探孔中使用電磁法能夠準(zhǔn)確的確定出探孔里的異常構(gòu)造的地質(zhì)，使用電磁瞬變數(shù)據(jù)、探孔內(nèi)電磁法等方法獲得的數(shù)據(jù)處理后，能夠?qū)μ娇浊胺疆惓５刭|(zhì)進(jìn)行預(yù)判。

　　《鉆探物探一體化技術(shù)在煤礦水害探測中的應(yīng)用》來源：《礦業(yè)裝備》，作者：張帥帥。