钻探物探一体化技术在煤矿水害探测中的应用

　　1.1 地质概述测试位置于风联巷所在 F1 导线端钻场 F1-4 物探孔内进行，首先钻探开始的同时振动钻柱录井勘测技术也开始了 ;其次，钻探在成孔之后进行了孔内地震法和孔内直流电方法以及孔内电磁瞬变法等诸多物探的方法。经过测试对比，并同揭露钻探状况加以参考分析，更准确更精细的对前方和钻孔四周结构形成及富水性进行判断。

　　1.2 振动钻柱录井勘探技术振动钻柱录井装置作为部分钻杆相接于钻头之后探孔内，使加速三分量传感器对钻机工作的各种状况的振动波信号和钻头钻破煤岩的时候产生的振动波信号进行接收。因为，对于相同钻机回转的动力运行功率和钻头保持一致，钻头和岩性互为作用，动力的反应谱和岩性的特性紧密关联，根据对钻柱全程振动波谱的记录，能够实现钻岩性与断层破裂带的勘察和探测。

　　1.3 超前地震探测的技术本次超前地震探测使用专用探孔地震信号采集系统，信号传感器是灵敏度极高的传感器，它是由 PVC 管上固定传感器 , 将 PVC 管送达相应深度的孔壁进行探查其周围和前方异常地质信号。探孔内传感器布置情况如图 1。

　　2 物探钻孔结果的分析

　　2.1 振动钻柱录井对 F1-4 探孔进行钻探的过程中，振动钻柱的数据录井能量信号分析，前面地质相对比较稳定，因为受到 F22 发育断层的影响，出现异常情况主要在探孔后段，探孔深度在 56~60 m、65~70 m、73~78 m、90~96 m 的位置能量出现逐渐加大的趋势。由此推断这些深度的位置发生了变化的岩性，钻探过程为先遇到了软岩心，随后逐渐遇到硬岩心。当钻探深度在 85~89 m 时，信号震动的幅度有所减小，从而使能量减小，其钻探能量比前后减小，根据上述数据可以推断，由岩石较硬的地质结构钻入软煤层或者破碎带是相对容易的。从探测数据可以看出钻探深度使用的时间，56~60 m、65~70 m、74~78 m、90~96 m 钻探深度用时变长，说明此时遇到的岩石在发生变硬。85~89 m 深度用时变短，这说明钻探由硬岩石钻进软煤层。结合资料和录井记录，0~9.5 m 是煤层，在 9.5~56 m、60~65 m、70~73 m、78~85 m、89~90 m 是泥岩，在 56~60 m 是粉末砂岩，在 65~70 m，73~78 m、90~96 m 是砂岩，在 85~89 m 是破碎带或者是煤线。

　　2.2 超前地震探测通过超前地震探测所获得的探孔口前偏移的地震波成像如 3 图。偏移的地震波剖面图能够说明探孔前弹性不同界面位置空间的关系，孔口前面 100 m 之内范围，有 3 处反射的相位，通过与地质材料结合上述 3 处可以判定：孔口前 13~18 m 之间存在异常的 r1 界面、35~52 m 之间存在异常的 r2 界面，通过分析认为是 F51 断层和破碎带的影响或者是钻孔时遇到变化岩层的影响。孔前 75~80 m 之内为异常的 r3 界面，通过分析认为是 F22、F51 断层和破碎带的影响以及变化岩性的影响。

　　2.3 探孔内直流电方法

　　2.3.1 探孔内测深直流电方法的探测探孔内直流电方法孔壁探测电阻率如图 4。从图中可以看出有两处高阻区，有三处低阻区，探孔深度在 12~16 m、61~71 m、90~98 m 显现为低阻特性，电阻率小于 20 Ω·m，经过分析，这一区域是受变化岩性影响或者含水局部发育裂隙，具有较弱的富水性。探孔深度在 18~24 m、 52~58 m 显现为高阻特性，电阻率大于 50 Ω·m，经过分析，这一区域是发育裂隙不含水或者是变化岩性。

　　2.3.2 探孔中的直流超前电法探测探孔中的直流超前电法探测主要是探测电阻率，经过探测得知，探孔底部前 80 m 的范围之内，整体的电阻率很高，电阻率大于 40 Ω·m，在探测区域内存在高阻区和低阻区：在探孔底部前 18~25 m 范围内显现为低阻特性，电阻率在 40~50 Ω·m，因为受到破碎带和断层 F22 影响及变化岩性影响，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 范围内显现高阻特性，电阻率大于 130 Ω·m，可能受到破碎带和断层影响及变化岩性的影响。

　　3 结语

　　通过上述研究与应用取得优势如下：(1)利用物探钻探的相关技术，能够准确的将钻探前方以及周边地域可能含有水道、富水岩层、地质条件异常进行定位。(2)利用钻探过程使用的振动钻柱技术性录井工艺，能够准确的将钻孔中变化的构造位置与变化的岩层位置进行定位，从而提高了判断钻探结果的质量。(3)利用钻孔处击锤钻进行接收信号，将地震产生的反射波进行探测的方法，能够判断出探孔周围异常地质准确的位置。(4)在探孔中使用电磁法能够准确的确定出探孔里的异常构造的地质，使用电磁瞬变数据、探孔内电磁法等方法获得的数据处理后，能够对探孔前方异常地质进行预判。

　　《钻探物探一体化技术在煤矿水害探测中的应用》来源：《矿业装备》，作者：张帅帅。