隧(巷)道掘进工作面-钻孔瞬变电磁超前探测方法物理模拟试验研究

隧(巷)道掘进工作面-钻孔瞬变电磁超前探测方法是在隧(巷)道超前钻孔的基础上,将接收传感器置于钻孔之中,沿钻孔不同深度进行测量,形成瞬变电磁响应的深度-时间剖面曲线,进而判定掘进工作面前方是否存在含水构造。物理模拟试验显示:在使用较小发送磁矩情况下,深部很难观测到有效信号;使用较大发送磁矩激发时,晚期时间和深部会出现感应电压方向反号的现象,利于判断异常体的存在,且掘进工作面前方存在高阻或低阻目标时观测曲线在幅值和方向反号时间上均存在明显差异,可以判断掘进工作面前方是否存在异常构造。该方法利用已有钻孔开展探测,不需要增加额外成本,可提高判定灾害源是否存在的精度。

掘进工作面瞬变电磁超前探测积水区有效距离的研究与应用

本文研究了掘进工作面瞬变电磁超前探测距离的问题,瞬变电磁场在垂直方向传播速度是岩石电阻率、电磁波传播时间及发射线框尺寸的函数。在矿山巷道正常地质条件下瞬变电磁场是一个对称的场,在掘进工作面前方遇到地质构造时,全空间条件下瞬变电磁场的对称性就遭到破坏,这是识别掘进工作面前方构造和水害的一个重要标志。瞬变电磁场近场速度较高,随着旅行时间的增加瞬变电磁波的速度降低;掘进工作面的探测盲区一般为13 m,瞬变电磁探测距离与仪器系统的信噪比相关,在仪器系统信噪比大于2时可以有效地探测到掘进工作面前方100 m的水害异常。

瞬变电磁技术在巷道掘进工作面超前探测的效果

煤矿井下超前探测巷道掘进工作面前方的富水异常体是预防水害事故、保证巷道安全掘进的一个技术难题。利用瞬变电磁技术的超前探测装置,解决超前预报掘进工作面水害的难题,经实践检验效果良好。

瞬变电磁法在掘进工作面超前探测中的应用

介绍了瞬变电磁超前探测技术的原理与方法,以贵州省晴隆县永荣煤矿为例,探测14101回风巷前方积水及总回风巷老空积水情况,探测掘进头顺层及顶板的低阻体异常及分布范围。探测结果表明,通过对采集到的数据进行处理,绘制视电阻率等值线断面图,结合地质资料可以准确判定地质异常区域的位置和富水性强弱。

不同煤层掘进工作面瞬变电磁法探测应用研究

煤矿井下瞬变电磁法成为煤矿井下超前探测工作的重要手段,在矿井水害预测预报上发挥着很大的作用。随着矿井上组煤层资源的逐渐枯竭,煤矿开采资源逐渐延伸向下组煤层。同一井田范围内同煤层及其顶底板的岩性特征一般相差不大,瞬变电磁法在同煤层施工过程中接收到的物理背景场较为接近;而不同煤层及其顶底板岩性特征通常会有较大的差别,瞬变电磁法在不同煤层施工过程中会接收到差别较大的物理背景场。当矿井存在多煤层开采时,通过大量数据研究瞬变电磁法在不同煤层巷道探测中的响应特征规律,分析并掌握不同煤层条件对瞬变电磁法探测结果的影响,能够提高瞬变电磁法在多煤层探测成果的准确性。

瞬变电磁技术在巷道掘进工作面超前探测的效果

煤矿井下超前探测巷道掘进工作面前方的富水异常体是预防水害事故、保证巷道安全掘进的一个技术难题。利用瞬变电磁技术的超前探测装置，解决超前预报掘进工作面水害的难题，经实践检验效果良好。

瞬变电磁法在煤矿掘进工作面水害探测中的应用

煤巷掘进是煤矿生产中最重要、最危险的步骤,开采过程中会发生突水、岩爆、崩塌和火灾等灾害,严重影响煤矿工人的人身安全。尽早发现煤矿掘进工作面前方水害情况,是防止水害事故、确保巷道施工安全的重要技术举措。本文首先完成了典型地电模型的瞬变电磁法超前探测数值模拟,结合数值模拟确定了掘进机在不同距离造成的影响。富水区、漏水区和断层区的现场验证表明,巷道瞬变电磁发射器和接收端距离在20 m以外时,其对响应信号的影响较小。

金能煤业一采区回风上山掘进工作面瞬变电磁探测技术实践

为掌握金能煤业一采区回风上山掘进工作面前方断层发育情况及富水特征,采用瞬变电磁法进行探测,结合巷道具体条件,设计巷道瞬变电磁超前探测方案。探测结果表明,巷道拨门口迎头前方50 m附近位置处底板存在带状低阻异常区域,异常区域的整体富水性不强;采取突水系数法评价得出,断层区域底板奥灰水无突水危险性。根据巷道掘进施工情况,断层发育特征与探测结果基本一致,巷道掘进过断层期间无突水现象。

矿井瞬变电磁法在井下掘进工作面探测中的应用

利用PROTEM47CM矿井瞬变电磁仪对某矿井下的掘进头进行了探测,经过数据处理及分析解释,最终探测出了低阻富水区域,为巷道安全掘进提供了技术保障。

瞬变电磁在内蒙古鄂尔多斯中税煤矿掘进工作面中的应用

中税煤矿在9煤掘进过程中受顶、底板砂岩水影响,因此对生产影响极大,给矿井带来巨大经济损失。本文阐述了瞬变电磁技术在该矿9煤联络巷掘进工作面中的应用与研究,对今后运用此技术在超前探测巷道前方富水性有着重要的作用。

掘进工作面瞬变电磁探测

介绍了掘进工作面瞬变电磁法探测的原理、施工布置及数据处理。结论表明,掘进工作面迎头瞬变电磁多方向探测后的切片方法能较为直观地显示工作面顶板或底板电性分布情况,帮助分析异常的空间位置、发育趋势等信息。

采掘工作面顶板富水性矿井瞬变电磁探查技术研究

对矿井瞬变电磁法在井下测量装置、应用技术、资料处理和解释进行了系统研究。并在多个矿井采掘工作面进行了实际应用,通过井下探放水钻孔和采掘工作面回采资料验证,该方法探测采掘工作面顶板富水性是非常有效的物探方法之一。

矿井瞬变电磁法在煤矿掘进工作面的应用

矿井水害事故是煤矿“五害”之一,而在煤矿掘进工作面中的突水事故是典型的矿井水害事故,因此坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的煤矿防治水原则,其中“先探后掘”中的探即煤矿掘进工作面施工过程中在迎头利用直接或间接的方法向前一定范围内进行超前探测,能够清楚掌握煤矿掘进工作面迎头前方围岩的富水情况及隐伏构造情况,可以有效避免矿井水害事故发生,为煤矿安全生产提供有效依据。通过实践证明,当前对掘进工作面迎头探测主要采用钻探和物探两种方法,虽然钻探法能直观、准确地反映出所探查区域的地质体信息,但其探测范围有限、费时费力效率低、施工成本高,且具有一定的盲目性和危险性,因此为满足工程进度的要求,大多采用物探方法进行超前探测,而最有效的技术手段就是矿井瞬变电磁法,这种方法对低阻体反应敏感,指向性强不受高阻层屏蔽,体积效应小,超前探测距离较大,施工方便快捷,效率高等优点。

积水采空区地面-钻孔瞬变电磁探测技术

小煤窑积水采空区威胁煤矿安全生产,为有效识别钻孔旁侧遗漏的积水采空区并确定其空间位置,采用地面发射阶跃磁场、钻孔中接收三分量感应场的观测方式进行地面-钻孔瞬变电磁探测。通过构建积水采空区地电模型,正演分析了异常的响应特征及异常场随异常体电阻率、规模和相对钻孔距离变化的规律。计算结果表明:异常场的3个分量均响应明显, X,Y分量过零点与Z分量极值点对应异常体深度;X,Y分量幅值相对较小,但为纯异常场,便于识别和提取;Z分量幅值相对较强,但异常场为背景场的千分之一,不易识别和提取;由于更接近异常体,地面-钻孔观测方式相比地面瞬变电磁采集到的Z 分量异常信号更强;异常响应强度随异常体电阻率降低、规模增大、距离减小而增强。基于等效电流环理论,设计了最小二乘约束反演算法,通过反演拟合异常场能获得异常体的中心坐标、倾角、尺寸等参数,实现异常体的空间定位。在陕西省榆林市某煤矿使用地面-钻孔瞬变电磁法开展积水采空区探测实验,采集的 X,Y 分量数据在目标层附近表现明显的异常响应特征,通过对1.0 ms和1.3 ms的异常场数据进行反演拟合,发现并推断钻孔北侧存在小煤窑积水采空区,反演结果得到后期钻孔验证,与实际揭露情况吻合。理论分析与现场实验证明:地面钻孔瞬变电磁法能有效探测到钻孔旁侧的积水采空区,实现“一孔多用”并突破“一孔之见”,为小煤窑积水采空区的精细探查提供了一种新的地球物理勘探手段。

矿井巷道-钻孔瞬变电磁二维拟地震反演方法及应用

采空巷道严重威胁煤矿安全和矿工生命,因其体积规模较小,常规物探对其探测精度较差,钻探手段也很难准确命中目标,为解决采空巷道的精细探测问题,提出一种煤矿井下巷道-钻孔瞬变电磁探测方法。该方法属于一种定源动接收的二维工作方法,通过在孔口布设一固定不动的发射线框,在孔内沿钻孔移动接收探头进行三分量观测,进而实现对钻孔径向低阻地质异常体的高精度探测。该装置观测曲线形态复杂,反演难度大。通过基于CPU+GPU异步并行的时域有限差分三维数值模拟分析了其数据特征,提出了结合分时段和全时段波场反变换算法2者优势的基于相关的滑动时窗波场反变换算法对数据进行高精度波场转换,研究了二维装置的虚拟波场时距曲线特征,得出了相应的动校正算法,采用等效导电平面法构建了初始速度模型,最终在虚拟声波介质假设下通过共轭梯度全波形反演技术实现了巷道-钻孔瞬变电磁数据的拟地震反演。计算了三维数值模拟、水槽物理模拟和井下现场模拟资料的反演结果,对钻孔径向的小规模异常体取得了良好的成像效果。结合山西煤矿井下的工程实践,对该方法精细探测积水采空巷道性质、形态和规模的实用性和有效性进行了检验。研究表明:巷道-钻孔瞬变电磁探测方法是井下物探与钻探的有机结合与相互补充,能够有效应用于积水采空巷道探测。

瞬变电磁法在掘进巷道水害探测中的应用

简要介绍了瞬变电磁超前探测技术的原理与方法,及某矿二水平皮带下山和13皮带上山2个掘进工作面前方80 m范围内岩层赋水情况进行多角度、多方位的探测,探讨了瞬变电磁法的应用效果,并提出了防治水的建议,为巷道安全掘进、避免严重水害事故的发生提供参考依据。

矿用孔-巷瞬变电磁系统在煤矿的试验应用

设计了一种矿用孔-巷瞬变电磁设备。与传统的矿用瞬变电磁仪器相比,此次研制的设备在探测精度上有较大的提高,采用了井下巷道发射,钻孔接收的方式,借助钻孔岩层的屏蔽作用能够很大程度上降低接收信号时工作面的外部干扰,提高探测的精度,确保安全高效的开采。介绍了矿用孔-巷瞬变电磁系统在煤矿的探测应用,主要介绍整个系统的工作原理、及试验测试情况,试验结果表明矿用孔-巷瞬变电磁系统能够更精准的反映地质异常的位置。

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。

矿井瞬变电磁超前探测物理实验

采用盐水充当均匀围岩介质,使用玻璃槽充当巷道空间,建立了含巷道全空间瞬变电磁超前探测的物理模型,根据矿井瞬变电磁超前探测扇面扫描的数据采集方式,对柱状良导体与低阻薄板的超前探测响应特征进行了实验模拟。结果表明:异常体在瞬变电磁超前探测扇面扫描的多测道剖面图上存在异常响应,异常响应特征与异常体的空间位置、空间形态有关;当柱状良导体位于掘进工作面正前方时,3个扫描方向响应最强,晚期道出现"双峰"异常;低阻薄板与柱状良导体的响应不同,多测道剖面图上响应值增大过程中无明显"台阶"状的跃变,响应值增大趋势与薄板倾向一致。

矿井全空间孔中瞬变电磁响应积分方程法数值模拟研究

基于地面-钻孔瞬变电磁法,将发射源布设于煤矿巷道中,而将接收探头放置在钻孔内,从上至下依次观测,形成矿井巷道-钻孔瞬变电磁法.为了研究巷道全空间条件下巷道-钻孔瞬变电磁场的响应特征,选取煤层底板受水害威胁的代表性地层为研究对象,建立煤层底板存在含水低阻地质异常体的三维数学模型,采用积分方程法进行数值模拟,结果表明:相对高阻的煤层侧帮对孔内垂向感应电动势的影响较小,而对孔内水平感应电动势除浅部约30m内影响相对较大外,对深部影响较小.当煤层底板含水平低阻板状异常体时,在对异常体的纵向分辨率和异常响应的延续时间方面,孔内感应电动势的水平分量相对优于垂向分量,但垂向感应电动势的幅值强于水平感应电动势.因此,实际观测时,不仅要观测孔内感应电动势的垂向分量,也要观测水平分量.