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(cè)辦法包括物探和鉆探以及化探。本文經(jīng)由巷道前鉆場(chǎng)使用物探、鉆探一體化勘探技術(shù)對(duì)超前測(cè)孔進(jìn)行探測(cè)。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(cè)。

　　1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試布置

　　1.1 地質(zhì)概述測(cè)試位置于風(fēng)聯(lián)巷所在 F1 導(dǎo)線端鉆場(chǎng) 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(cè)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(cè)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(cè)。

　　1.3 超前地震探測(cè)的技術(shù)本次超前地震探測(cè)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(shì)。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(cè)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(cè)通過超前地震探測(cè)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(cè)深直流電方法的探測(cè)探孔內(nèi)直流電方法孔壁探測(cè)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(cè)探孔中的直流超前電法探測(cè)主要是探測(cè)電阻率，經(jīng)過探測(cè)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(cè)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(shì)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(cè)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(cè)中的應(yīng)用》來源：《礦業(yè)裝備》，作者：張帥帥。