超前探测巷道灾害性含导水构造的双频激电法

针对频率域煤巷超前探测灾害性含导水构造解析数学模型研究不足这一现状,基于空间电位拉氏方程和介质电阻率cole-cole模型,建立了煤巷超前探测灾害性含导水构造双频激电法的解析数学模型。通过模型分析,结果表明:双频激电法具有自动消除探测过程中对高低频电位相同干扰因素的影响,以及巷道空腔对探测结果的影响等优点;提出了利用所建解析数学模型,通过观测的视幅频率(PFE)数据快速确定灾害性含导水地质构造的厚度及其距掘进面的距离的方法。最后通过具体实施算例对所提方法进行了详细论证。

巷-孔瞬变电磁法在探测含导水构造中的应用

掘进迎头超前探水钻要探清楚含导水构造的空间位置比较困难。常规矿井瞬变电磁在含导水构造探测方面得到了广泛应用,但其存在巷道干扰因素较多等问题。巷-孔瞬变电磁三分量探测技术在钻孔中使接收位置更靠近异常区,降低了巷道内的电磁干扰对测量结果的影响,可针对性地对钻孔附近异常进行三维探查,具有探测精度高、对含导水构造反映敏感等优点。以某煤矿6煤西翼辅运大巷为例,利用掘进工作面超前探放水钻孔,使用巷-孔三分量瞬变电磁超前探测技术探测掘进工作面迎头前方含导水构造的范围及位置。结果表明:巷-孔瞬变电磁探测法可以探测钻孔径向30m以内的含导水地质构造的空间位置与异常大小,效果良好。

大型含导水构造与突水通道封堵技术

根据矿井水文地质特征和突水原因,对突水通道和涌水水源进行分析,采用分阶段注浆封堵方案,引流式和压入式结合,精确调配浆液浓度的注浆系统,实现快速封堵大型含导水构造带通道突水治理技术。

大型含导水构造与突水通道封堵技术

根据矿井水文地质特征和突水原因,对突水通道和涌水水源进行分析,采用分阶段注浆封堵方案,引流式和压入式结合,精确调配浆液浓度的注浆系统,实现快速封堵大型含导水构造带通道突水治理技术。

双频激电法超前探测含导水构造的布极方案研究

在煤巷超前探测灾害性含、导水构造双频激电法解析的数学模型基础上,分析了双频激电法超前探测灾害性含、导水体时的二极、三极跑极的不同布极方式的优劣。对不同布极方式理论地分析了关键目标参数——含、导水体的侧偏角、厚度及其到掘进断面的距离,以及对fs-R正演曲线影响。理论研究表明:相同条件下二极跑极与三极跑极相比,前者探测效率高,不易丢失反演信息,而后者对关键目标参数的探测分辨率较高。

超前探测灾害性含导水地质构造的直流电法

通过研究矿井直流电法7电极系探测装置系统,成功开发出煤矿掘进巷道顺层超前探测含导水构造的直流电法探测方法,解决了较长距离定量预测煤矿掘进工作面前方灾害性含导水构造及其位置的难题。通过深入研究地层层状空间的影响及消除方法、地层各向异性的影响及消除方法、测量电极M、N附近的影响及消除方法、掘进巷道非正前方的影响及消除方法等资料处理技术,获得了掘进巷道(或隧道)工作面前方地质异常体的电性异常分布信息,能定量解释掘进巷道前方0～140m内灾害性含导水地质构造及其位置。

YDZ(A)型直流电法仪在煤层底板含(导)水构造探测中的应用

为了准确把握西坡煤矿5100工作面回采时的突水危险性并划分突水危险范围,采用直流电法三极电测深物探技术对该工作面煤层底板下部的隐伏含(导)水构造和积水区分布情况进行了探测。结果表明:三极电测深探测结果与现场揭露情况基本吻合,该方法在水文地质勘探和矿井防治水害方面,成本低、效率高,有着良好的应用前景。

煤矿井下含/导水构造三维电阻率反演成像技术

为了实现煤矿井下含/导水构造的立体解释,预防和减少矿井水害的发生,开展了煤矿井下三维电阻率反演成像技术研究。应用全空间三维电阻率反演软件,建立含/导水构造模型并对其正演结果进行反演成像,对比分析了不同观测系统、数据采集密度、模型参数和噪音水平下的反演结果,并进行了复杂模型三维反演成像。结果表明,多巷道透视观测系统具有更高反演分辨率;当发射极距大于异常体尺寸而接收极距小于异常体尺寸时,可在较低数据采集密度下保持较高反演分辨率;反演所得电阻率值是模型尺寸、电阻率、埋深、水平位置及围岩电阻率等参数的综合反映;巷道空间影响等价约2%的噪声干扰,反演结果具有较强抗噪能力;可根据反演成像结果识别多个异常体并判断各异常立体展布范围,尽管尚难以准确圈定异常边界,但可采用电阻率等值面进行异常提取。

瞬变电磁法在圪堆煤矿含(导)水构造超前探测中的应用

介绍了矿井瞬变电磁超前探测技术的原理与方法,以圪堆煤矿瞬变电磁法巷道超前探测为例,研究了圪堆煤矿井下试验区电阻率值与富水性关系,分析了矿井瞬变电磁法在探测迎头前方含(导)水构造中的应用,通过与矿井高密度电法的对比探测及钻探验证,说明矿井瞬变电磁法能够有效地查明掘进巷道前方含(导)水构造的分布情况,为煤矿安全掘进提供了技术保障。

隧道施工中含/导水构造3D-TEM超前探测技术及应用

本文通过总结其探测关键技术,实例验证了该方法的准确性及应用的可行性。

全空间瞬变电磁法在煤矿防治水中的应用

针对煤矿生产和建设中的水害源探测问题,基于瞬变电磁法"烟圈效应"理论,采用重叠回线装置对掘进工作面前方和回采工作面顶底板隐伏含(导)水构造进行探测,对测点布置和探测方向的设计进行了研究。结果表明:在掘进工作面两侧拐角位置,同一个探测方向分别按与巷道掘进方向呈30°、45°和60°角进行探测,不仅避免了掘进工作面常规方法超前探测时存在的盲区,而且有利于对异常区的空间定位;对回采工作面顶底板探测时,在同一个测点探测方向按与煤层呈45°角向顶板和向底板探测,使得探测范围内发育的赋水构造与工作装置耦合最佳,提高了信噪比。

宝兰客运专线麦积山隧道2号斜井突涌水特征与防治措施研究

铁路隧道大突涌水灾害一般认为发生于岩溶发育及断层构造带等易形成大型含水构造的地段,通过对宝兰客运专线麦积山隧道2号斜井的研究分析,普遍认为是工程地质及水文地质条件相对较好、富水性相对较弱的花岗岩隧道中的突涌水现象。并在勘察施工过程中运用地质调查法、物探法、超前水平钻法等多种勘察手段,结合区域背景资料综合分析,总结出花岗岩的构造节理定向等距、空间分布非均匀性、涌水量非线性变化、流态相对单一等特点及发育规律,并以此结论为基础论述突涌水防治措施方案的比选研究。最后施工验证了治理方案"顶水作业,辅助注浆封堵"的安全合理性。

直流电阻率法在煤层底板水害监测中的应用研究

目前针对直流电阻率法在煤层底板水害监测中应用的研究成果主要集中于底板变形与破坏的电阻率响应特征上,对导水通道动态发育过程的电阻率变化规律研究较少。针对华北型煤田面临的底板承压水害问题,采用直流电阻率法对采动影响下的底板含、导水异常构造进行监测。首先,介绍了采煤工作面直流电阻率监测系统工作原理和基于电阻率三维反演的监测数据自动处理解释方法;然后,构建了底板突水过程监测地质模型,对底板含、导水构造发育过程进行数值模拟研究;最后,在煤矿井下开展了底板直流电阻率监测试验。数值模拟结果表明:根据电阻率三维反演结果可识别含、导水异常构造在测线走向上的展布范围;根据电阻率随时间的变化趋势可推断异常构造的发育情况,随着含、导水异常构造向上发育,低阻异常响应逐渐增强,低阻异常在垂向的展布范围逐渐增大。井下试验结果表明:利用直流电阻率监测成功捕捉了采煤工作面底板出水过程,电阻率出现异常变化的时间早于工作面实际出水时间;工作面涌水量增加之前,低阻响应表现出逐渐增强的变化趋势,与数值模拟结果基本一致;工作面出水后,低阻异常逐渐减弱。研究结果表明可利用直流电阻率法进行工作面水害预警,但要准确判断异常构造的发育高度还需结合其他监测手段进行综合解释。

综合矿井物探方法在探查煤层构造的应用

采用2种矿井物探方法探明了工作面煤层中构造的发育情况以及构造在煤层底板的含/导水性。介绍了矿井槽波地震和音频电透视的基本原理和资料处理方法。根据工作面实际水文地质条件,研究采用槽波地震和音频电透视综合矿井物探方法进行探测。结果表明,槽波地震成果在煤层中发现陷落柱,音频电透视在陷落柱底板发育相对富水异常区。经过钻孔和回采揭露验证,槽波成果发现的陷落柱范围较准,横向精度较高;音频电透视成果在平面和垂向范围均较准。综合2种物探成果预测预报了回采工作面中构造及其含/导水性。研究为工作面防治水工作提供了参考。

矿井三维直流电透视技术研究

针对目前国内外对矿井全空间条件下三维直流电法正演方法研究较少的问题,开展了矿井直流电透视三维正演技术研究。在熟练掌握正演算法的基础上,开展了煤矿井下三维电法探测的正演模拟,分析了不同探测方式对导水通道的识别精度,提出了改进现有的装置形式及测线布置方式,即平行偶极-偶极观察方式为更适合矿井三维直流电法的数据采集装置,同时对该种采集方式下的规律进行了对比分析。结果表明,研究的矿井直流电透视三维正演模拟技术方法为工作面顶底板实测资料的地质解释提供了新的手段和有力工具。

大采深矿井工作面底板探查治理技术的探讨

华北型煤田煤系地层底部奥灰含水层厚度大,岩溶裂隙发育,富水性强,随着矿井开采深度的不断增加,奥灰水可能通过煤层底板以下的小型陷落柱、断层及采动后煤层底板活化裂隙等隐伏导(含)水构造而发生突水事故。因此,需对大采深矿井工作面底板隐伏导(含)水构造进行探查治理。