礦山井下導水構造帶的探測定位方法

《礦山井下導水構造帶的探測定位方法》是中國華冶科工集團有限公司於2013年9月18日申請的專利，該專利的公布號為CN103472499A，申請公布日為2013年12月25日，發明人是何磊、張連恆、馬銀。

《礦山井下導水構造帶的探測定位方法》包括：採用地震波反射法在巷道工作面對巷道預設距離內的導水構造帶進行超前探測，並對巷道預設距離內的導水構造帶的發育程度進行分級、標記；預設距離包括第一探層和第二探層，採用瞬變電磁法在巷道工作面對第一探層內的導水構造帶進行超前探測，並對第一探層內的導水構造帶進行富水性分級、標記；使用地質雷達和紅外探水儀在巷道工作面對第二探層進行超前探測，同時預報第二探層內的含水區域，並進行標記；將上述標記繪製成預測圖，定位導水構造帶。利用上述根據該發明提供的礦山井下導水構造帶的探測定位方法，能夠精確定位導水構造帶，減少超前探測時間，提高施工速度，保障井下施工安全。

2017年12月11日，《礦山井下導水構造帶的探測定位方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《礦山井下導水構造帶的探測定位方法》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：礦山井下導水構造帶的探測定位方法
• 申請人：中國華冶科工集團有限公司
• 申請日：2013年9月18日
• 申請號：2013104296448
• 公布號：CN103472499A
• 公布日：2013年12月25日
• 發明人：何磊、張連恆、馬銀
• 地址：北京市大興區北京經濟技術開發區康定街1號B2座
• 分類號：G01V11/00(2006.01)I
• 代理機構：北京鴻元智慧財產權代理有限公司
• 代理人：陳英俊
• 類別：發明專利

專利背景

水害是引起地下金屬礦山重大事故的主要因素之一。對於大水礦山，巷道開拓掘進時往往受到突水威脅，因此巷道開挖前，一般先對導水構造帶進行超前探測。2013年前，傳統的超前探測方法包括以下幾種：

（1）鑽孔超前探水法，鑽孔設計布置是探測前方地質情況的關鍵，鑽孔探測未發現湧水，而巷道掘進後突發湧水的情況時常發生，因此，該方法鑽孔探測具有較大的盲目性，不能精確定位導水構造帶，布孔數量較多，影響施工進度，人身安全沒有保證。

（2）地震波反射法，該方法探測距離長（約200米左右），但不能準確探測前方導水構造帶的富水性。

（3）瞬變電磁法，該方法施工快捷，探測距離中長（約60米左右），但在掘進工作面附近約幾十米範圍內為盲區，對導水構造帶的定向、定位存在不確定性。

（4）地質雷達結合紅外探水儀探測法，該方法對導水構造帶富水性的探測效果好，但探測距離較短（約20米左右），施工進度慢。

因此，需要一種新的礦山井下導水構造帶的探測方法。

發明內容

專利目的

該發明的目的是提供一種礦山井下導水構造帶的探測定位方法，以解決2013年9月之前的技術不能精確、快速定位礦山井下導水構造帶的問題。

技術方案

《礦山井下導水構造帶的探測定位方法》包括：採用地震波反射法在巷道工作面對巷道預設距離內的導水構造帶進行超前探測，並對巷道預設距離內的導水構造帶的發育程度進行分級、標記；巷道預設距離包括第一探層預設距離和第二探層預設距離，在第一探層預設距離內對第二探層預設距離進行超前探測；採用瞬變電磁法在巷道工作面對第一探層預設距離內的導水構造帶進行超前探測，並對第一探層預設距離內的導水構造帶進行富水性分級、標記。

使用地質雷達和紅外探水儀在巷道工作面對第二探層預設距離進行超前探測，同時預報第二探層預設距離內的含水區域，並進行標記；將巷道預設距離內的導水構造帶的發育程度的標記、第一探層預設距離內的導水構造帶的富水性分級的標記和第二探層預設距離內的含水區域的標記繪製成預測圖，定位導水構造帶。

改善效果

《礦山井下導水構造帶的探測定位方法》通過採用地震波反射法、瞬變電磁法、地質雷達結合紅外探水儀探測法三種方法，相互配合進行探測，能夠精確定位導水構造帶，減少超前探測時間，提高施工速度，保障井下施工安全。

附圖說明

圖1為根據該發明的礦山井下導水構造帶的探測定位方法的流程圖；

圖2為根據該發明實施例的礦山井下導水構造帶的探測定位方法的流程圖。

權利要求

1.《礦山井下導水構造帶的探測定位方法》包括：採用地震波反射法在巷道工作面對巷道預設距離內的導水構造帶進行超前探測，並對巷道預設距離內的導水構造帶的發育程度進行分級、標記；所述巷道預設距離包括第一探層預設距離和第二探層預設距離，在所述第一探層預設距離內對所述第二探層預設距離進行超前探測；第二探層預設距離第一探層預設距離採用瞬變電磁法在所述巷道工作面對第一探層預設距離內的導水構造帶進行超前探測，並對第一探層預設距離內的導水構造帶進行富水性分級、標記；使用地質雷達和紅外探水儀在所述巷道工作面對所述第二探層預設距離進行超前探測，同時預報所述第二探層預設距離內的含水區域，並進行標記；將巷道預設距離內的導水構造帶的發育程度的標記、所述第一探層預設距離內的導水構造帶的富水性分級的標記和所述第二探層預設距離內的含水區域的標記繪製成預測圖，定位導水構造帶。

2.如權利要求1所述的礦山井下導水構造帶的探測定位方法，其中，所述巷道預設距離為200米。

3.如權利要求1所述的礦山井下導水構造帶的探測定位方法，其中，所述導水構造帶的發育程度分為發育區域、一般發育區域和不發育區域三個等級。

4.如權利要求1所述的礦山井下導水構造帶的探測定位方法，其中，所述第一探層預設距離為60米。

5.如權利要求1所述的礦山井下導水構造帶的探測定位方法，其中，所述導水構造帶富水性分為高、中、低三個等級。

6.如權利要求1所述的礦山井下導水構造帶的探測定位方法，其中，所述第二探層預設距離為20米。

7.如權利要求1所述的礦山井下導水構造帶的探測定位方法，其中，通過不同的顏色區分所述巷道預設距離內的導水構造帶的發育程度的標記、所述第一探層預設距離內的導水構造帶的富水性分級的標記和所述第二探層預設距離內的含水區域的標記。

實施方式

針對礦山井下導水構造帶不能被精確定位的問題，該發明通過結合三種探測方法相互配合進行探測，將多種探測方法的探查結果相互驗證，繪製成探查預測圖，從而能夠精確、快速地探測導水構造帶的位置。圖1示出了根據該發明的礦山井下導水構造帶的探測定位方法的流程。

如圖1所示，首先，採用地震波反射法在巷道工作面對巷道預設距離內的導水構造帶進行超前探測，並對巷道預設距離內的導水構造帶的發育程度進行分級、標記；巷道預設距離包括第一探層預設距離和第二探層預設距離，在第一探層預設距離內對第二探層預設距離進行超前探測（步驟S100）；其次，採用瞬變電磁法在所述巷道工作面對第一探層預設距離內的導水構造帶進行超前探測，並對第一探層預設距離內的導水構造帶進行富水性分級、標記（步驟S110）；然後，使用地質雷達和紅外探水儀在巷道工作面對第二探層預設距離進行超前探測，同時預報第二探層預設距離內的含水區域，並進行標記（步驟S120）；最後，將巷道預設距離內的導水構造帶的發育程度的標記、第一探層預設距離內的導水構造帶的富水性分級的標記和第二探層預設距離內的含水區域的標記繪製成預測圖，定位導水構造帶（步驟S130）。

需要說明的是，巷道預設距離、第一探層預設距離和第二探層預設距離是移動的，隨著掘進的進度而向前移動，並且第二探層預設距離在第一探層預設距離內移動，當第二探層預設距離前方的臨界點移動到第一探層預設距離前方的臨界點時，第一探層預設距離開始向前移動，第二探層預設距離再向前移動，直到第一探層預設距離前方的臨界點移動到巷道預設距離前方的臨界點，再向前移動預設距離，循環上述步驟直到探測完巷道的預設長度。

為了更為詳細地說明該發明提供的根據該發明的礦山井下導水構造帶的探測定位方法，圖2示出了根據該發明實施例的礦山井下導水構造帶的探測定位方法的流程。如圖2所示，該發明實施例的礦山井下導水構造帶的探測定位方法，包括：

S200：採用地震波反射法對巷道工作面前方區域進行超前探測。在該發明的一個具體實施方式中，採用地震波反射法對巷道工作面前方200米內的區域進行探測，探測對巷道工作面前方200米內（即巷道預設距離）的地質情況，重點探測的是地質情況內的導水構造帶的發育程度。

S210：對巷道工作面前方200米內的導水構造帶的發育程度進行初步分級。在該發明的一個具體實施方式中，導水構造帶的發育程度分為三個等級，包括：發育區域、一般發育區域和不發育區域；其中，以紅色、黃色、藍色分別標記構造帶發育程度的等級，便於區分，紅色表示發育區域，黃色表示一般發育區域，藍色表示不發育區域。

S220：採用瞬變電磁法對巷道工作面前方區域進行超前探測。在該發明的一個具體實施方式中，採用瞬變電磁法對巷道工作面前方60米內（即第一探層預設距離）的區域進行探測，重點探測區域內導水構造帶的富水性。

S230：對巷道工作面前方60米內的導水構造帶的富水性進行分級。在該發明的一個具體實施方式中，導水構造帶的富水性分為高、中、低三個等級，以黑色、灰色、綠色標記導水構造帶的富水性等級，富水性等級由高到低分別為黑色、灰色和綠色。

S240：使用地質雷達和紅外探水儀對巷道工作面前方區域進行超前探測。在該發明的一個具體實施方式中，使用地質雷達和紅外探水儀對巷道工作面前方20米內（即第二探層預設距離）的區域進行探測。

S250：預報巷道工作面前方20米區域內的含水區域。在該發明的一個具體實施方式中，以白色標記巷道工作面前方20米區域內的含水區域。需要說明的是，地質雷達只能探測巷道工作面前方20米區域內的破碎帶、富水情況，並不能探測出20米區域內包含多少個含水區域，所以需要配合紅外探水儀一起探測，先用紅外探水儀預報出含水區域，再用地質雷達探測出含水區域的富水情況。

S260：將所有標記的探測結果相互驗證，繪製成預測圖，定位導水構造帶。其中，預測圖上黑色、紅色、白色相交區為導水構造帶重點排查區，綠色、藍色區域為相對安全區，藍色和灰色為導水構造帶一般排查區。

S270：根據預測圖，將鑽孔布置於重點排查區，一般排查區適量布孔，相對安全區布置少量布孔。另一方面，結合巷道掘進的進度對該發明實施例的礦山井下導水構造帶的探測定位方法進行詳細說明。

S300：採用地震波反射法在巷道工作面實施探測，對工作面前方200米內地質情況進行初步分級，以紅、黃、藍三色代表構造帶發育程度。紅色表示構造帶發育區域，黃色表示一般發育區域，藍色表示不發育區域。

S310：巷道每掘進50米時，套用瞬變電磁法對巷道工作面進行探測，對前方60米區域內導水構造帶進行富水性分級，以黑色、灰色、綠色表示富水性由高到低。

S320：巷道每掘進20米時，使用地質雷達在工作面進行探測，分析前方20米區域內的破碎帶、富水情況，同時套用紅外探水儀探測，用白色表示預報含水區域。

需要說明的是，該發明實施例的礦山井下導水構造帶的探測定位方法以地質雷達和紅外探水儀探測為基礎，在使用地質雷達和紅外探水儀對工作面前方20米內區域探測結束後，開始掘進巷道，每掘進20米使用地質雷達和紅外探水儀對工作面前方20米內區域進行探測，直到掘進的距離接近瞬變電磁法探測的距離時，然後採用瞬變電磁法向前探測60米，再採用地質雷達和紅外探水儀向前探測，再向前掘進，一直循環到掘進的距離接近地震波反射法探測的距離，採用地震波反射法向前探測200米，直到探測完巷道的預設長度為止。當巷道有彎折處時，將巷道分成兩個直巷段分別採用該發明的方法進行探測，而彎折處只能單獨的採用瞬變電磁法或地質雷達和紅外探水儀法進行探測。

榮譽表彰

2017年12月11日，《礦山井下導水構造帶的探測定位方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。