煤矿地质构造综合探查技术应用与钻探分析

由于地质地貌复杂,岩层发育不规则,煤层差异较大,利用单个探查方法进行煤矿开采,既不能确保数据采集结果准确,又会影响正常开采。在开采过程中,采用综合地质探查法即在不同的地质条件下采用不同的探查方法至关重要。本文简单介绍探查煤矿地质构造的内容和价值,分析煤矿地质构造探查存在的问题,探讨煤矿地质构造综合探查技术以及提升技术应用水平的有效策略。

矿井工作面底板水害综合探查技术研究

针对矿井工作面内底板水害,可利用井下电法穿透技术进行有效探测。利用双巷音频电透视技术和双巷三维并行电法技术在淮北某矿Ⅲ631工作面底板进行探水,实践表明:两种探查技术各有特点,其中双巷音频电透视技术发收分离,采集数据量有限,其探测结果的收敛性稍差,对工作面内底板赋水区定位范围大,适合于进行大范围勘探;双巷三维并行电法技术数据采集量大,目标体收敛性好,其对工作面内底板赋水区的空间范围判断准确,适合于进行精细探查。

立井井筒掘进地质条件综合探查与分析

为了探明淮南潘一煤矿主井井筒掘进前方F32断层准确位置及富水情况,针对单一地球物理方法存在认识多样性与结果多解性的问题,提出采用反射地震法和瞬变电磁法相综合的多参数综合物探方法对F32断层进行超前探测;并辅以数值模拟与物理模型试验对井筒掘进前方地质条件超前探查进行了系统研究。研究结果表明:多种物探方法进行综合超前探测可以提升对掘进前方地质条件解释的准确率,其中反射地震波法可以定位地质界面位置,瞬变电磁法基于电性特征分析可以判断构造的富水特征,并可以辅助判定地质界面位置。现场应用得出F32断层的位置在-786.8~-792.8m段,岩层整体含水性不强;探测结果为井筒设计及安全施工提供参考。

高承压水长采煤工作面井下物探综合探查研究

为查明干河煤矿高承压水作用下采煤工作面内部导水构造,采用瞬变电磁法与无线电波透视法相结合的综合物探法,对采煤工作面内部导水构造大小及发育情况进行了探测。通过在干河煤矿高承压水采煤工作面进行现场探测,并对探测结果进行钻探验证,验证结果较为吻合,表明瞬变电磁法与无线电波透视法相结合的综合物探法能够较为准确地探测采煤工作面内部导水构造情况,可为类似煤矿导水构造问题提供更多的解决方法。

李一井田地质异常体的综合探查研究

隐伏地质异常体是煤矿生产中的重要安全隐患之一。为了精准查明李一煤矿工作面的地质异常体,此次研究依据三维地震、瞬变电磁、天然地磁波、测井和钻探等多种探查手段成果,查明了李一煤矿4806工作面地质隐患的类型、空间分布和发育情况,综合解释了其地质成因。研究结果表明,4806工作面异常区为构造作用形成的断层地质异常体,而并非岩溶陷落柱;异常体内具有一定的富水性,且断层沟通了太原组灰岩含水层,因此,必须提前采取治理措施,并再次通过综合方法验证后才能回采。

大型导水陷落柱发育特征综合探查技术研究

为了查明大型导水陷落柱发育边界及其破碎体胶结程度分布特征,利用井上下物探综合探查技术探明了大型导水陷落柱的分布位置及大致范围,利用基于地面定向水平钻的钻速录井、钻井液消耗量、岩屑录井、随钻测井等综合探查技术手段,通过数据统计分析,查清了导水陷落柱的发育边界范围、破碎体胶结情况及其分布特征。结果表明:导水陷落柱长短轴为410m×200m,陷落柱内破碎体靠近工作面运输巷突水点前方区域胶结程度差,空洞、孔隙等发育,为陷落柱导水主通道区。井上下综合物探和基于地面定向水平钻陷落柱综合探查成果为注浆治理提供了依据,同时为其他类似构造综合探查提供了很好的借鉴意义。

色连二矿2-2首采面开采地质条件综合探查应用

新开拓区首采工作面开采地质条件的掌握是矿井安全生产的关键,需要做好采前的探查工作;施工中利用三维并行电法对122(中)05工作面进行顶板岩层含水条件探查,利用无线电波透视技术对工作面内煤层赋存条件进行评价,确定相应的异常区域;顶板岩层钻孔探放水及实际回采的结果验证表明,三维并行电法与无线电波透视技术在煤矿顶板探水及面内异常体探查中能够发挥良好的作用。

底板岩溶径流带综合探查技术

为了查明新安煤矿13-15采区岩溶径流带的分布,运用地质学、水文地质学知识初判岩溶径流带的大致方向;利用井下瞬变电磁技术,结合井下钻探资料、连通实验综合确定径流带位置和径流方向。结果显示,该技术成功探查出新安矿13-15采区存在一条岩溶径流带,该径流带走向为近SN向,与矿井内主要断层方向一致,以溶洞和溶孔为主,岩溶水自北向南径流。该技术对矿井岩溶径流带探查和矿井防治水具有一定的参考价值。

基于综合探查的陷落柱发育特征研究

为了确定淮南煤田一例三维地震反射波异常区性质,通过三维地震精细解释圈定异常区空间形态,根据地面钻探探查分析异常区物质组成,采用井下探查确保采掘工程安全不受异常区影响,形成了陷落柱井上下综合探查技术。提出了包含岩心分析、预想柱状对比、煤层埋深插值计算及地层演化特征分析的陷落柱判识技术。研究表明:3#陷落柱具有地层层序相对正常,部分地层相对完整,胶结程度好,未发现大段堆石体与空腔等特征。

极复杂地质条件下地质异常综合探查技术应用研究

矿井在针对地质异常体探测方面多采用无线电坑透法、槽波地震等单一方法进行探测,但受到施工环境、条件的影响,单一物探结果的精细度、准确率均有待提高。利用无线电波坑透仪和槽波地震仪等地质构造探测设备,对地质条件极复杂工作面内部的地质异常体进行综合探查,对比综合解释,实现优缺互补,通过钻探或工作面回采实践,鉴别地质异常综合探查技术在极复杂地质条件下的实际应用效果。

基于定向水平钻陷落柱综合探查与阻水塞立体建造技术

导水陷落柱导致的底板奥灰突水是同煤集团塔山矿的主要水害威胁,矿井8228工作面巷道掘进过程中曾发生陷落柱突水。为查明此导水陷落柱发育边界及其内部充填破碎体分布特征,并对陷落柱进行针对性注浆治理,在井上下综合物探勘探的基础上,采用分层多分支地面定向水平钻钻速录井、钻井液漏失量、岩屑录井、随钻测井等综合探查技术手段,结合数据统计分析,查明导水陷落柱的发育边界、影响带范围和破碎体胶结情况及其分布特征。结果表明,导水陷落柱的长短轴分别为410、200 m,破碎区主要分布在靠近工作面突水巷道运输巷掘进工作面右前方。利用Surpac软件对陷落柱空间结构和发育特征进行三维地质建模,并根据柱体充填物破碎程度将其刻画分区为主通道区、裂隙区和次生裂隙区。针对陷落柱破碎体不同分区,利用定向水平钻进控制技术和阻水塞立体建造注浆工艺分区控制技术,通过充填、挤密、劈裂等不同注浆工艺,对工作面导水陷落柱进行截源、加固等综合治理,最终实现工作面安全回采。定向水平钻分层多分支陷落柱综合探查与治理技术为其他类似工程提供重要的借鉴意义。

工作面底板奥灰水综合探查与评价技术

针对奥陶系灰岩含水层水害威胁问题,提出了工作面采掘前底板奥灰水综合探查与评价技术体系,并对保德煤矿81505工作面进行了综合探查与评价实例研究。结果表明,81505工作面在采取物探、地震和钻探等一系列防治水措施后,未发现奥灰水源及垂向导水构造,同时工作面排水能力能够满足正常排水需要,从防治水安全角度出发认为工作面具备安全回采条件。

不稳定煤层底板承压水综合探查与防治技术

新安煤矿矿井水文地质类型极复杂,煤层赋存不稳定,开采受底板奥灰承压水影响较大。针对13151工作面水文地质条件,在不同时期通过利用地震勘探、瞬变电磁勘探和钻探等物理手段开展探采对比研究,形成了多指针聚焦型查异模式,有针对性地实施了疏水降压和底板注浆加固工程,并对不稳定煤层底板承压水综合防治技术进行了应用实践。

大型导水陷落柱综合探查与阻水塞建造关键技术研究

1项目背景岩溶水害一直是影响我国煤矿安全生产的主要水害之一。随着我国浅部煤炭资源逐渐枯竭,煤炭开采深度不断增大,煤矿生产受岩溶水害影响更加突出。目前,塔山矿煤层开采深度逐渐增大,带压开采程度不断增强,再加上井田断裂构造、陷落柱发育,在矿井采掘过程中发生奥灰突水的可能性越来越大。

三维地震与瞬变电磁法综合探查煤矿采空区技术的应用

老窑采空区积水一直是煤矿生产中最危险的水患之一,文章利用三维地震时间剖面反射波的特征对采空区进行解释,结合瞬变电磁法视电阻率显示特征,圈定了采空异常区位置和范围。结果表明,三维地震勘探与瞬变电磁法综合探查老窑采空区技术可行,效果更好、更可靠。

小窑区呆滞煤量综合探查技术的研究与应用

以云岗矿在小窑区回收煤炭资源且二次开拓呆滞煤量为研究背景,采用全覆盖立体式网络综合探查技术,对井下实际地质情况进行勘探。通过在云冈矿311盘区西部三个工作面试验成功,证明全覆盖立体式网络综合探查技术在小窑区开拓呆滞煤量这种先进技术是安全、科学、可行的,对类似条件下云冈矿410盘区西部小窑边区安全生产有一定的借鉴和推广价值。

煤系地层陷落柱综合探查技术研究

陷落柱一般发育分布在石灰岩地层中,由于下伏易溶岩层经过地下水强烈复试,形成大量空洞,从而引起上覆岩层失稳,向溶蚀空间冒落、塌陷所形成的桶状柱体。陷落柱是煤矿开采过程中一种常见的灾害性地质异常体,它的存在使煤层的连续性遭到破坏,严重影响围岩的稳定性以及煤矿的采煤速度,而且陷落柱可能会形成较好的导水通道或瓦斯气储集场所,易导致煤层顶底板出水,造成安全生产事故。煤系地层陷落柱已经成为了制约矿井产的突出难题,对于陷落柱综合探查技术研究显得十分重要。以冀中能源邢东矿对X8异常体的探查为例研究异常体的综合探查技术。

综合勘察手段在东黄山国际小镇岩溶探查中的应用

地下岩溶发育会破坏岩体的完整性,导致岩体的强度和承载力大幅度降低,对工程场地地基稳定性构成潜在的威胁。采用物探、钻探及后期验槽相结合的综合勘察方法能够相互验证、优势互补,极大提高岩溶勘察的精度。本文以东黄山国际小镇基础设施项目为例,针对项目建设过程中出现的岩溶工程地质问题,采用地质调查、地质钻探、高密度电法物探及后期验槽等多种勘察手段对研究区范围内的岩溶发育情况进行综合探查,查明研究区岩溶发育形态、充填情况以及水平和垂直方向分布规律,结果表明:研究区岩溶发育以覆盖型为主,主要集中在研究区中部和北部。地下溶洞为垂向多层串珠状溶洞,一般为2~3层,最多达5层,溶洞充填物具有一定的差异性;水平方向上表现为2条走向NEE沿河流分布的强发育条带,岩溶强发育条带与区内谭家桥断裂走向基本一致。研究成果为东黄山国际小镇后期优化施工图设计及岩溶专项治理方案提供了地质依据。

综合法在岩溶陷落柱探查中的应用研究

为了精准查明邹庄井田21312工作面的地质异常体,通过综合多种探查方法的解释结果,对该工作面疑似陷落柱的地质特征进行了全面分析和判定,并评价其危险性,为工作面安全回采提供了依据。研究结果表明,21312工作面揭露的地质异常体为岩溶陷落柱,该陷落柱发育至煤系下部的奥陶系灰岩层,总体富水性一般,但是节理裂隙发育,储水空间较大,回采前需做好防范工作。

陕北浅埋煤层一体化漏风通道探查技术

以陕北侏罗纪煤田浅埋煤层受火灾威胁矿井为研究对象,应用高分辨率无人机可见光与热红外双光低空遥感、手持红外热成像仪、风速测量仪、球胆采样器、束管检测和采样、气相色谱仪、钻孔测温、钻孔窥视等技术手段,综合开展天空、地面、孔中与井下综采工作面、密闭墙、巷道等潜在漏风通道隐蔽致灾因素的快速探查;系统归纳陕北侏罗纪煤田浅埋煤层地面、孔中、井下漏风通道隐蔽致灾因素的类型和特征,构建“空-地-孔-井”四位一体的浅埋煤层煤矿漏风通道隐蔽致灾因素的快速排查技术体系,并以受火灾威胁的德泉煤矿为对象应用该技术体系进行了探查,快速确定了漏风通道类型、空间分布特征,结合防灭火工程实现了对火区的快速熄灭和煤矿隐蔽高温区温度的整体快速控制,保障了矿井的安全、绿色、高效开采。