龙滩煤矿围岩松动圈报告

1、四川华荽山广能集团（公司） 龙滩煤矿围岩松动圈物探报告JI I煤技术中心地测与防治水研究所川煤技术中心开采所二0一四年四月四川华荽山广能集团（公司）龙滩煤矿围岩松动圈物探报告项目承担单位：宜宾芙蓉地质勘测设计有限公司（川煤技术中心地测与防治水研究所）参加人员：武玉梁 何兴巧 陈文生 高国强 董 戈刘明邓伟张宝朱光强项目负责：高国强报告编写：董 戈张宝审核：武玉梁、陈文生总工程师：龚于林所 长：陈文生日 期：2014年4月 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark3 o Current Document 1、前言1 HYPERLINK l bookmark5 o Cu

2、rrent Document 2、地质雷达测试原理1. HYPERLINK l bookmark9 o Current Document 3、巷道围岩松动圈的判别3. HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 4、工作区概况5.位置及交通 5.自然地理7.巷道支护7. HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 5、技术要求8.工作方法8.技术要求9.数据采集9. HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 6、本次工作情况 9.7、物探资料的处理、分析 .10 HYPER

3、LINK l bookmark17 o Current Document 8、探测成果.10 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 9.结论22 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 10、建议23附图：龙滩煤矿物探平面示意图1、前言本次探测是为了展开川煤集团 2013年度整点科技项目不同支 护矿区松动圈测定的应用研究 项目进行基础数据采集工作并提供 围岩松动范围，为川煤集团下属各煤矿改进支护方式， 为矿井安全生 产打下基础。本次在龙滩煤矿进行围岩松动圈探测使用 SIR-20型多通道透视 雷达，采用10

4、0MHz天线；共布置物探测站7站，物探测线21条。 该工作在龙滩煤矿的大力支持下，于2014年3月20日完成野外探 测工作，2014年4月15日完成报告编写工作。2、地质雷达测试原理地质雷达方法是一种用于确定地下介质分布的广谱电磁技术。它是从地面发射高频电磁脉冲波，利用其反射来探测目的体及其他地质 现象。由于地质雷达使用了高频、宽频带短脉冲和高频采样技术，因 此其探测分辨率高于其它的地球物理勘探手段。地质雷达利用一个天线T发射高频带电磁波（主频为数十兆赫乃 至千兆赫）送入地下，经地下地层或目的体反射后返回地面，为另一 天线R所接收（图2-1）。脉冲波行程需时：t=，4Z2+x2/v。当地下介质

5、的波速为已知时，可根据测到的精确的t值（ns,lns=10-9s）,由上式求出反射体的深度（m）。地下介质的电磁波速可通过共中心点 （CMP）测量得到，也可由 下式求得：V= 1-（r/ r）2/8Z 河式中，.为介质的相对介电常数；w为介质的导磁系数；。为介 质的电导率；3为介质的角频率。对于地下介质，1 ,故上式可简化为V= 1/ J蒜或V= c/向式中，c为光速，c=0.3m n-1 s-1地下介质的相对介电常数*可利用现成的数据或者通过测定获得，所以根据上述公式可以确定地下介质的电磁波速。雷达图形以脉冲反射波的波形形式记录。波形的正负峰分别以黑、白色表示，也可以灰阶或彩色表示。这样，同

6、相轴或等灰度、等 灰线即可形象地表征出地下反射面。图2-2对应一个简单的地质模型， 发射天线与接收天线以一定间距沿测线向前移动，每移动一次计算机 记录下电磁波在底下介质中的传播时间，即地质雷达勘探的原始数 据，然后将原始数据进行各种处理后即可得到地质雷达勘探剖面。地质雷达图像反映的是地下介质的电性分布，结合具体的地质情况结束成果图，为工程设计提供依据。 TOC o 1-5 h z T x pZ.Z.Xfj jr rr # f 1111kli/ F Jr / 产 z v图2-1反射探测原理图计算机I T 主机S- JL 天线23456 7哀悼g图2-2雷达记录示意图3、巷道围岩松动圈的判别雷达波

7、的穿透能力是衡量地质雷达能否应用及应用效果的重要指标，它取决于电磁波的衰减系数。因此衰减系数是衡量电磁波能量 的重要参数，它受介质的相对介电常数及电导率的影响。经简化其关系式为：B =60 e衰减系数(3随介电常数串的增大而减小，而随着介电常数率 (T 的增大而增大。巷道围岩一般为煤层、页岩、砂岩和灰岩等，它们都属于低电导率介质，其衰减系数较小，从而雷达波形在这些介质中的穿透深度较大。另外，对与地质介质，某界面两侧的反射系数可表示为：Vl、V2分别为雷达丫2= V 2 V1/（S vl）式中，丫2为两边介质分界面上的反射系数, 波在介质1、2中的传播速度。从上式可以看出，界面两侧介质的电磁传播

8、速度差异越大，反射能量越大。巷道围岩松动圈内均为松弛破裂岩体， 电磁波在其中传播时，波 形较为杂乱，反射波强度较低，且无明显的同相轴，而围岩松动圈外 边界两侧岩体松散程度差异较大，电磁波经过该边界时必然发生较强 反射，因此根据反射波组的雷达图像特征即可分析松动圈的大小。另外，松动圈的范围一般在5m以内，需探测的深度较小，从而 电磁波在松动圈范围内传播时，其衰减程度不会很大，因此，理论上 地质雷达探测巷道围岩松动圈的范围是可行的。本次围岩松动圈测试采用美国劳雷工业公司（GSSI）生产的SIR-20型多通道透视雷达（图3-1）是一种高效浅层地球物理探测仪 器。具有最快速度扫描（最大扫描速率 800

9、线/秒），分辨率精度高， 数据采集实时显示，实时处理。在井下采用100MHz天线探测精度可 达到100mm,最大探测深度可达20m。图3-1SIR-20型多通道透视雷达4、工作区概况位置及交通龙滩井田位于广安县东约 40公里，行政区划属广安县桂兴镇、 大竹县欧家镇和邻水县柑子镇。地理座标：东经 000 56 15 000 01 17，北纬 30 28 08 30 34 00 。襄渝铁路在井 田西侧通过，设计井口位置距观阁车站2公里，该站南至广安站8公 里，北至达川106公里。210国道、渝渠公路分别在井田东西两侧通 过，井田南侧有邻广公路和正在建设的广渝高速公路。设计井口位置均有支公路与其相连

10、，交通方便。图4-1矿区交通位置图自然地理井田位于华莹山主脊部位，脊背较宽缓，背斜隆起成山，向斜低 下为谷。山脉走向与构造线方向基本一致，呈 N25 -30 E延展，最 高点叶家梁子，标高1092.81米，一般山脊标高1000米以上。山脊 东、西两侧为梢谷地带，标高500-600米，地形相对高差400-500米, 属中低山地形、侵蚀地貌。区内多季节性溪沟，仅有常年性龙滩河一条，发源于水源头，由 横向冲沟与纵向河谷形成的地表水系， 成为井田地表水、地下水的排 泄通道。本区属亚热带大陆性山地温湿气候带，年平均气温16.6 C,最高气温37.5 C,最低气温-1.7 C;年平均降雨量1284.5毫米

11、。巷道支护314运输石门支护方式：本巷道断面为直墙三心拱断面。 在围岩节理、层理发育、围岩破碎段采用锚喷方式支护，岩层稳定 段为裸体巷道。锚喷支护选用树脂锚杆(20mm L=2000n),喷射混 凝土标号为C20,混凝土口射厚度80mm314回风石门支护方式：本巷道断面为直墙三心拱断面。其巷道布置在二叠系上统龙潭组四段、 三段、二段、一段、茅口组中， 岩性变化大，围岩稳定则按裸巷支护，若遇到围岩稳定性较差或裂隙 或其它地质构造则按锚(网)喷或硅宿进行支护。巷道揭露K1煤层时 的支护另行编制安全技术措施，锚杆支护时选用锚杆直径20mm锚杆长2000mm间排距800mm 800mm采用一条ck28

12、40树脂锚固剂全 长锚固。网片为机制菱形金属网。喷射混凝土标号为C20,沙为纯净的河沙，石子直径不大于15mm根据配合试验，混凝土中水泥：沙： 石子配合比为1: 2: 2。混凝土初喷厚度为3040mm复喷后厚度为 80mm当围岩稳定性较差时，锚杆间、排距缩小至700mm拱顶以上挂金属网加强支护。发宿混凝土标号为 C25,厚度350mm314底板放水巷支护方式：该巷道处于二叠系下统茅口组 内暂定为裸体巷道；若围岩破碎，则支护方式为锚喷支护，锚杆选用 直径20mm锚杆长2000mmi勺右旋全螺纹锚杆，间排距800mm( 800mm 采用一条CK2840树脂锚固剂锚固。喷射混凝土标号为 C20,沙为

13、纯 净的河沙，石子直径不大于15mm根据配合试验，混凝土中水泥：沙：石子配合比为1: 2: 2。混凝土初喷厚度为3040mm复喷厚度 为80mm当围岩稳定性较差时，锚杆间、排距缩小至 700mm拱顶以 上挂金属网加强支护。巷道锚喷段掘进断面：宽 5160mm高3547mm S掘=16.2m2。遇大的地质构造另行确定支护形式。5、技术要求工作方法根据工区地球物理条件以及地形条件，本次物探工作采用SIR-20 多通道透视雷达进行围岩松动圈探测。技术要求SIR-20多通道透视雷达由主机、传接电缆及高中低频天线组成， 其技术指标如下：仪器理想测深530m。仪器最大电压为12V, 瞬间电压可达1000V

14、。仪器探测精度高，深度误差不大于 5cm。探测时精度受以下几方面因素影响：探测地点须平整，探测区域不能有太大起伏。天线与探测面接触必须达到 60%以上。探测时要注意周围其它设备电磁波对探测产生影响。工作区有水时，天线和接头要做防水处理。数据采集使用SIR-20多通道透视雷达进行探测时，注意要在地势平坦处 进行探测。测试过程中，仔细观察各测试要素，区分数据的异常现象， 保证观测数据质量可靠。6、本次工作情况本次使用SIR-20型多通道透视雷达，采用 100MHz天线对龙滩 煤矿3113南上顺梢、3113南下顺梢、314运输石门、314回风石门、 314放水大巷进行围岩松动圈探测；最大探测深度为

15、18米，共布置 物探测站7站，物探测线21条。为了能够较准确的探测巷道围岩的松动圈尺寸， 分别在巷道各布 置具有代表性的探测点13个，探测巷道顶板及两帮，为了消除由于偶然因素可能带来的影响，对每个探测点(尽可能地使探测结果能 够反映探测位置的实际情况)，实际并非探测一个点，而是探测测点 附近沿巷道走向方向25m长的一段测线，这样，在具体分析时， 可将每段测线上雷达探测结果的平均值作为相应测点的松动圈尺寸。7、物探资料的处理、分析在数据采集过程中，为了保证数据的质量，对仪器本身的发射和 接收都做了多次检测，并且对所采集的数据进行了多次重复观测和检 测工作，重、检测工作量占总工作量的15%,经检查

16、，本次探测数据 采集完整、质量优良，可以使用。8、探测成果(1) 3113南下顺1测站位于3113南顺梢开口前方46m处。1测站顶板，探测方向由顶板至右帮探测，探测深度 18m。10根据成果图分析，顶板在深0m至4m范围内较破碎，推测为围岩松动。1测站右帮，探测深度15m：右帮深03.5m左右存在破碎带，推测为围岩松动(2) 3113开切眼ii1测站：3113开切眼顶板探测方向从右帮向左帮，探测深度18m：顶板05.5m深度范围内，电磁波异常，推测为围岩松动测站左帮，探测方向至上而下，探测深度18m：右帮04m范围内有电磁波异常，推测为围岩松动;2测站3113开切眼顶板12顶板05.5m深度范

17、围内，电磁波异常，推测为围岩松动。2测站3113开切眼左邦顶板03.5m深度范围内，电磁波异常，推测为围岩松动。(3) 3113NSS1测站顶板，探测方向从右帮向左帮，探测深度 18m：13顶板在深03m范围内有电磁波异常，推测为围岩松动1测站左帮，探测方向至下而上，探测深度 18m：左帮深03m范围内电磁波异常，推测为围岩松动(4) 314回风石门1测站314回风石门破头从右至左探测，探测深度 18m14硝头前02.5m范围内电磁波异常，推测为围岩松动。1测站顶板，探测方向由右帮至左帮探测，探测深度18m：顶板深02.5m范围内电磁波异常，推测为围岩松动。1测站右帮，探测方向由右帮至左帮探测

18、，探测深度18m：15右帮深03m范围内电磁波异常，推测为围岩松动1测站左帮，左帮深03m范围内电磁波异常，推测为围岩松动(5)测站314石门硝头后161测站顶板，探测方向由右帮至左帮探测，探测深度18m：顶板深03.5m范围内存在破碎带，推测为围岩松动314运输上山破头探测方向由上至下探测，探测深度 15m：硝头深36m范围内存在破碎带，推测为岩层异常区域314运输石门顶板17测站顶板，探测方向由右帮至左帮探测，探测深度18m：*口二测站顶板深0.5m3.5m范围内岩层较破碎，推测为围岩松动测站左帮，探测方向由上至下探测，探测深度 18m：左帮深0.52.5m范围内有空隙存在且较破碎，推测为围岩松动测站右帮，探测方向由上至下探测，探测深度18m。18右帮深0.5m至3 m范围岩层较破碎，推测为围岩松动。314运输巷测站顶板，探测方向由右帮向左帮探测，探测深度15m：顶板深03.5m范围内电磁波异常，推测为围岩松动314运输石门后方顶板18m：测站顶板，探测方向由右帮向左帮探测，探测深度19顶板深11.5m、33.5m分别存在空洞。03m电磁波异常，推测为围岩松动。(10) 314运输石门空洞处顶板，探测方向由上至下探测，探测深度 15m：左帮深03m范围内存在电磁波异常，推测为围岩松动(11) 314放水巷破头20探测方向由上至下