煤矿导水构造探测与防治技术研究

为了进一步提高煤矿水害治理能力和水平,总结煤矿水害防治先进适用技术和工作经验,有效防范和遏制水害事故。从山西灵石昕益旺岭煤业有限公司的实际情况出发,对煤矿导水构造探测工作进行了深入分析,并提出了相应的水害防治对策。通过采取相应措施,煤矿生产安全可以得到进一步的保障。

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。

综合钻孔测量技术在导水构造水文地质特征评价中的应用

导水构造水文地质特征评价是高放废物地质处置系统场址选取和评价研究的重要任务。钻孔雷达测量可以提供断裂构造在岩体中横向的延展特征。钻孔声波电视测量可以获得钻孔孔壁360°连续图像。从这些图像上可以解译出岩性特征、结构面的走向和相互关系等信息。多参数水化学测井直接获得深部环境地下水水化学数据和垂向变化特征。双栓塞压水试验技术可以分段测量钻孔揭露岩体的渗透参数。任何单一的钻孔测量技术都不能准确、完整地描述导水构造的特征。综合钻孔测量技术将单一的钻孔测量技术有机结合起来,综合分析所获得的数据,既发挥综合效应,各类数据又可以相互验证,提高数据的可靠性。将综合钻孔测量技术应用于高放废物地质处置系统场址预选和评价研究中,以甘肃北山预选区3#(BS03)钻孔为例,建立导水构造的水文地质特征模型。

三山岛金矿导水构造模式研究

作者提出了三山岛金矿剪切裂隙构成的断裂桥、藕节状、Ｖ字型“打开”和“羽状”连通四种导水构造模式，详细探讨了它们的成因，并对它们的展布方向及定位机制进行了研究，为该矿区防水工程的设计和深部矿体的开采提供了依据．

瞬变电磁法在煤矿导水构造探测中的应用

矿井水害是煤矿的五大自然灾害之一,其中煤矿导水构造突水是造成矿井水害的主要原因,同时由于我国煤矿水文地质条件极为复杂,因此给导水构造的探测带来了很大的困难。瞬变电磁法在导水构造的探测方面是一种极具发展前景的方法,可查明含水地质富水异常区,在提高探测深度和在高阻地区寻找低阻地质体方面尤为突出。

综合物探技术在工作面导水构造探测中的应用

为解除地质构造复杂矿井中导水构造通道对工作面安全开采的重大隐患,根据现场条件,采用槽波地震透射法和瞬变电磁法对赵庄煤业3307工作面地质构造及含/导水性进行探测,运用时频分析和层析成像等方法对槽波地震数据进行了处理和解释,采用三维切片技术对瞬变电磁法探测数据进行分析。探测结果表明,槽波地震和瞬变电磁综合物探法可有效探测工作面内部的导水构造,为工作面的水害防治提供了可靠依据。

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。

瞬变电磁法在煤矿导水构造探测中的应用

瞬变电磁法对地层中的低阻异常含水区域反应灵敏,在骆驼山井田的水文地质条件探测中具有较大的优点,通过采用V8多功能电磁法探测仪,探测出9#煤层及16#煤层附近岩层富水性异常的分布情况,探测奥灰岩上部(奥灰顶界面下100m范围内)富水性情况,分析可能存在的导水构造,并对井下含水区域对煤层开采的影响进行评价和预测,能够有效地指导矿井未来的安全生产工作。

矿井下探测含水、导水构造的物探方法

煤矿井下用物探方法探测含水、导水构造，是保障大水矿井安全生产的有效方法。本文就槽波地震、瑞雷波勘探、井下直流电法、坑道无线电波透视法和矿井雷达等方法在井下的实际应用前景作了简要介绍，可供不同条件矿井下合理选择。

矿井导水构造三维精细模型构建与转换技术

为了解决矿井导水构造精细刻画与三维地质模型灵活继承中存在的陷落柱内部岩石结构刻画不精细、多源数据融合不准确等技术问题,开展了矿井导水构造多源数据融合实体模型构建方法、精细模型构建过程与模型转换系统开发等方面的研究。基于数据融合分布式结构理论,采用地质数据耦合、实体模型耦合和构建模式耦合3个层次的耦合策略,建立一套水文地质勘探多源数据融合为三维地质实体模型的构建方法,通过多源异构地质数据标准化预处理、跟踪与分类、数据配准、关联与融合等4个关键步骤,构建矿井导水构造多源数据融合实体模型。在地质统计学研究的基础上,以陷落柱为例,提出"矿井精细导水构造模型"与"广域概略模型"的基本概念,同时构建了陷落柱广域概念模型与精细模型。根据SURPAC和FLAC3D 2种三维模型的属性与数据结构特点,提出了矿井导水构造SURPAC和FLAC3D模型转换方法,利用JAVA语言和TCL语言研发了SURPAC-FLAC3D模型转换系统,该系统同时支持本地、网络操作与多用户多台机器的远程控制,最终实现了导水构造实体耦合模型转换为FLAC3D计算模型的目标,为矿山地质条件精细勘查与融合构建、矿山水害精准预测与防治提供技术支撑。

巷道导水构造体围岩温度场-渗流场影响因素分析

在导水构造体发生突水前夕,巷道围岩温度场和裂隙渗水的水温均出现异常,是由于深部的高承压热水进入导水构造体内,将热量传递给周围围岩,使得围岩温度场出现异常。在详细分析导水构造体渗透特征和热传导特性的基础上,通过有限元COMSOL Multiphysics数值模拟软件分别对渗透率、不同岩性组合和孔隙度对巷道围岩温度场-渗流场的影响进行了讨论。研究表明:热传导对于围岩温度场的影响远小于热对流运动,通过监测井巷围岩温度场可对不良地质构造体突水进行预测和预报。

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。

综合物探技术超前探测矿井导水构造的应用

地球物理勘探技术经过多年的发展,其在水文地质勘查中的地位与作用越来越明显,特别是井下物探方法越来越丰富,选取正确的探测方法可以保证探测结果的准确性,为下一步验证工作提供精度更高的结果。介绍保德煤矿井下多种物探方法综合应用实例,对比分析物理探测技术在矿井导水构造探测中的应用效果。

水文地质条件极复杂型矿井隐形垂直导水构造的探查与治理

开滦范各庄煤矿在水文地质条件极复杂条件下，应用综合立体勘探，多系统试验研究，优化设计及合理确定探查治理参数，对隐形垂直导水构造进行探查与治理，保证了矿井安全生产，治理时堵（水）供（水）相结合，化害为利。

采用地震勘探法超前探测矿区隐伏导水构造

峰峰矿区矿井水文地质条件复杂,受水害威胁大,对工作面底板隐伏构造及导水性的排查和处理是其亟待解决的问题。采用地震勘探法,对峰峰矿区某矿182311工作面前方小断层等隐伏导水构造进行了超前探测,查明在工作面前方约49 m位置存在明显波阻抗异常,通过钻探验证,其前方50 m见一导水异常区,实际揭露为落差0.8 m的小断层,超前探测结果与实际情况基本相符。可为导水构造地段进行注浆改造、加固处理,消除突水隐患提供技术保障。

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。

定向钻进技术在深部薄层灰岩隐伏导水构造探查中的应用

新集二矿底层煤组开采面临底板灰岩水害的威胁,根据以往生产经验,底板灰岩水主要通过断层、隐伏陷落柱等导水构造进入工作面,因此,底板灰岩水害防治的首要工作是查清煤层底板导水构造发育情况。受巨厚推覆体影响,三维地震勘探技术无法准确查明推覆体下导水构造的发育情况,针对这一问题,本文采用地面近水平定向钻进技术对C^(12)_(3)灰岩层内隐伏导水构造进行探查。利用岩屑录井测量、钻时录井测量、随钻伽马测量及无线随钻测量等手段指导定向钻孔在目标层C^(12)_(3)灰岩中前进,通过钻孔泥浆消耗量、压水试验、水文观测等变化情况判断C^(12)_(3)灰岩中导水构造的发育情况。结果表明,C^(12)_(3)灰岩富水性弱,水文地质条件简单,未发现陷落柱及大的垂向隐伏导(含)水构造,仅发现两处小断层。研究结果为矿井转变防治水模式提供了数据支撑,也为后续注浆治理提供了准确的地质信息。这一探查方法为类似地质条件下隐伏导水构造探查治理及防治水模式转变提供了借鉴。

保德煤矿底板隐伏导水构造大区域精准探查技术

保德煤矿是一座受奥陶系灰岩水威胁的高瓦斯矿井,矿井8号煤层底板承受奥灰水最大水头压力达5.3 MPa,突水系数达0.048 MPa/m,采掘过程中若遇垂向隐伏导水构造极易造成奥灰水突水。超前导水构造探查是矿井奥灰水防治主要手段,矿井原有采掘工作面隐伏导水构造局部探查技术存在探测精度不足、制约生产的缺点。矿井采用长距离定向钻探、井下槽波地震探测和区域水化学分析等技术相结合的探测方式,实现了底板隐伏导水构造大区域精准探查,并在此基础上提出了超长距离孔内物探技术。底板隐伏导水构造大区域精准探测技术与现代化矿井采掘技术相适应,在保证安全的前提下,提高了矿井单产单进水平。

矿井综合物探技术在巷道前方导水构造探测中的应用

导、含水构造给井下安全生产带来严重的安全隐患,超前钻探是对掘进巷道前方导、含水构造常规的探测方法。但钻探仅是一孔之见,无法对巷道前方范围普遍探测。超前钻探与物探结果相互结合相互验证,可更加高效、经济、准确地了解巷道前方的水文地质情况。结合矿井直流超前探测法及矿井瞬变电磁法对巷道掘进进行跟踪探测,通过钻探验证所测得的异常区,取得了较好的应用效果。

长定向钻探技术在矿井快速掘进工作面导水构造探测中的应用分析

为更及时安全高效的探测导水构造,以同忻煤矿某工作面工程概况为背景,研究了长定向钻探技术在掘进工作面导水构造探测中的应用,介绍了长定向钻探技术工作原理、钻孔设计,分析了长定向钻施工注意事项,取得了较好的应用效果,可为类似工况下掘进工作面导水构造探测提供参考。