特厚煤层工作面煤厚变化电磁波透视响应特征

目的为掌握煤厚变化对特厚煤层工作面电磁波透视探测的影响,以准确圈定地质异常区,保障工作面安全高效生产。方法根据煤层工作面地质条件,利用三维仿真软件,对煤厚变化进行了电磁波透视数值模拟,并结合工作面探查实例进行了分析。结果0~20m煤厚范围,随煤厚减小,电磁波透视场强值呈抛物线下降趋势,可分为缓慢降低(煤厚≥9m)、明显降低(9m>煤厚≥5m)和快速降低(煤厚<5m)3个范围。煤厚10m以上的工作面适合于依据相对煤层变薄程度和变薄区煤厚来分析透视电磁波响应:变薄程度>1/3正常煤厚且煤厚<8m的薄煤区有明显响应,变薄区煤厚越小,透视电磁波场强降低越显著。煤厚10m以下的工作面,可以仅依据相对煤层变薄程度分析透视电磁波响应:变薄程度>1/4正常煤厚的薄煤区有明显响应,变薄程度越大,透视电磁波场强降低越显著。陕西金源招贤矿业有限公司特厚煤层1304工作面探测实例表明:正常煤厚变化及薄煤区的电磁波响应特征与数值模拟结果一致;工作面物探圈定的落差1m以上断层及薄煤区范围,与实际揭露范围相吻合。结论利用煤厚变化电磁波响应特征能够可靠地探查特厚煤层工作面地质异常区范围。

井下无线电波透视的三维正演及电磁波传播特性的研究

地层中电磁波传播理论是井下无线电波探测的基础,探测频率、煤层赋存情况改变时地层电磁波传播存在差异。为了研究探测频率、煤层赋存变化下的电磁波传播的响应特性,建立了无线电波透视三维正演模型,对不同探测频率、不同煤层厚度、不同煤岩电导率比值进行三维模拟实验。实验结果表明:电磁波在煤层中的衰减呈现2个阶段,收发距离较小时,几何扩散导致的衰减作用较大,场强快速减小,收发距较大时几何扩散衰减作用降低,衰减速度减小并趋于稳定;使用不同频率探测时,探测频率增加,初始场强值增加、电磁波吸收系数增加且不同的探测频率导致的吸收系数变化范围为12.28%~26.67%、无线电波有效探测距离缩短;煤层厚度增加,电磁波吸收系数减小且每米煤层厚度变化导致电磁波吸收系数变化的范围为2.25%~17.29%;在岩石与煤层电导率比值增大时,无线电波吸收系数减小、无线电波有效探究距离增加。

综合物探技术在工作面地质预报中的应用

为解决井下复杂条件下单一物探手段存在误报和漏报的情况,在工作面利用地震槽波透射法、瞬变电磁和无线电波透视法进行综合物探和震电联合解译,并有针对性地开展地质预报。结果显示:采用综合物探技术能够发挥各种物探技术的优点,通过多场耦合、联合解译能够更加准确地探测构造和富水异常区。本次通过震电联合物探解译,准确判断了工作面两个富水异常区和两条隐伏断层,并开展探放水工作,有效指导工作面安全生产。

煤厚变化对电磁波透视探测的响应特征分析

为确保工作面准备回采前,工作面煤厚变化情况探测的准确性,为分析煤厚变化对电磁波透视探测的响应特征,通过建立仿真数值模拟系统,对不同煤厚条件下电阻率比值影响关系开展研究,煤厚小于8 m时,煤厚变化能够灵敏反映场强值的变化,煤厚大于8 m时,煤厚变化引起场强变化直接关系不明显,需结合电阻率比值,同时分析相邻区域煤厚进行综合判断,才能更可靠圈定地质异常区,分析结果可为厚煤层电磁波透视法圈定地质异常区提供数据支撑。

综合矿井物探技术在采煤工作面的应用

研究了综合矿井物探技术在内蒙古酸刺沟煤矿6上207工作面的应用,旨在解决该矿区水害问题,保障矿井安全生产。研究通过音频电透视法、矿井瞬变电磁法和槽波地震勘探技术,全面掌握工作面地质结构和水文地质条件,分析其对矿井安全的影响。结果表明,顶板瞬变电磁探测发现6处低阻异常区,底板音频电透视探测2处低阻异常区,孔-巷音频电透视发现1处低阻异常区,槽波勘探识别了4处断层和4处槽波能量异常区。这些成果为矿井水害防治和安全生产提供了科学依据。建议加强监测预警,合理规划探放水工程,强化地质构造研究,科学制定综合防治水措施,持续优化物探技术应用,以确保矿井安全稳定运行。

综合矿井物探在煤矿探放水中的应用研究

层间距较小的上部采空区积水是影响下组煤安全回采的重要因素,不疏放上部采空区积水,将会对未来的工作面回采造成重大隐患,但又不能盲目布置钻孔进行疏放,因此对上部采空区积水范围的探查将会对下一步的疏放水产生重要意义。本文通过对地面与矿井物探、多种矿井物探方法的对比分析后,采用矿井瞬变电磁法和无线电波透视法相结合的综合物探手段对上部采空区积水进行了探查工作。研究结果表明,通过现场数据采集、数据处理、资料解释和综合分析,可以圈定上覆采空区的积水区域,从而为疏放水钻孔的布置提供良好的地质依据,证明了选择方法的准确性和有效性。

煤矿回采工作面内部不良地质体的多波联合探测

影响岳南煤矿工作面回采速度的主要因素为煤层上方灰岩富水区域和内部地质隐伏构造。通过采用瞬变电磁法、无线电波透视、槽波地震多种物探方法可以对回采工作面进行透明化探测。探测过程中发现:瞬变电磁法二次波场接收到的感应电压对富水低阻区域较为敏感;观测无线电波透视发射、接收的能量衰减可识别煤层变化区域横向情况;槽波地震的包络振幅、频谱分析与频散曲线综合分析成像,对判别断层走向有良好效果。通过多波场中感应因子对异常区域综合响应特征的识别,并依据多源波场圈定的异常区域进行平面图叠加和综合显现,可有效识别工作面顶板富水区域与煤层内部构造区域的关联情况,清晰判断导水通道情况。试验结果表明,多种物探方法可探明回采工作面内部异常区域并提前预测预报,对今后类似地质条件的探测提供了借鉴依据。

多种物探方法在煤矿回采工作面防治中的应用

煤矿回采工作面在回采过程中,顶底板的水害、回采煤层及回采煤层顶底板岩层的地质构造等容易造成瓦斯突出、水害等严重事故。为了煤矿的安全高效生产,必须探测回采工作面顶板的含水性和顶板以及回采工作面内部的地质构造情况。以神东某矿12407工作面为例,利用音频电穿透法、坑道无线电波透视法和瞬变电磁法三种工作面物探方法对顶板和工作面内部进行探测。通过音频电穿透法和瞬变电磁法相结合探查回采工作面顶板富水性以及地质构造情况;通过坑道无线电波透视法和瞬变电磁法相结合探查回采工作面内部富水性以及地质构造情况。三种物探方法探测成果进行相互对比分析、验证和总结,有效地探查了12407工作面顶板和工作面内部的富水性以及地质构造情况。三种物探方法施工简单、施工效率高,探测成果相互补充,有效地圈定了地质异常体的位置和范围,为煤矿安全高效生产、灾害防治提供可靠的依据。

无线电波透视技术在矿井地质构造探测中的应用

煤层中隐伏地质构造的发育是较为常见的矿井灾害之一。为解决此类矿井灾害问题,以无线电波透视法理论为研究基础,采用分辨率较高的定点扫描法进行观测,对某矿工作面煤层中隐伏地质构造进行详细探查。通过对无线电波透视探测实测场强值和经过SIRT迭代等反演计算所得吸收系数CT成像结果进行综合分析,最终圈定4处构造异常区。结合地质资料推测主要由断层和岩溶陷落柱影响所致。通过与工作面实际揭露对比,物探成果与揭露情况吻合度较高,表明采用无线电波透视法可以较好地反映煤层隐伏地质构造的延展情况,证实了无线电波透视法在矿井隐伏地质构造的有效性和可行性,可为工作面回采提供技术依据,同时也体现了无线电波透视技术在探测隐伏地质构造上具备良好的探测效果和技术优势。

极不规则工作面下的常用物探方法设计及施工

煤矿生产过程中遇到地质复杂区域,为避免煤炭资源浪费,在工作面的设计过程中,可能采用沿断层走向掘进巷道,产生极不规则的工作面。本文以东庞矿2913工作面为例,阐述了几种常用物探方法的探测原理和设计方法、注意事项。确保了工作面在防治水工作中的安全要求,为极复杂形状工作面中的物探设计提供了一些借鉴。

工作面电磁波高精度层析成像及其应用

介绍了工作面电磁波透视法（简称坑透）高精度层析成像计算原理和工作方法，并结合电磁波衰减特征和应用实际，探讨了不同地质异常的解释方法。实践证明，坑透高精度ＣＴ技术应用大大提高了资料解释的精确度和可信度。

有耗媒质中任意入射角电磁波传播衰减特性研究

为提高无线电波透视技术的探测精度,给出了含入射角度参数的振幅衰减常数表达式。指出在工作频率和媒质参数一定的前提下振幅衰减常数与电磁波入射角度两者满足正弦关系,在0～π/2区间,振幅衰减常数的值随入射角度的增大而增大。采用改进的振幅衰减常数计算得到的数据进行无线电磁波层析成像,结果表明:改进后的振幅衰减常数计算得到的数据层析成像效果显著优于经典振幅衰减常数得到数据的层析成像效果,层析成像剖面图与实测地质剖面吻合较好。证明了采用改进后的振幅衰减常数可以在一定程度上提高无线电波透视的精度。

电磁波坑透技术在探测煤矿地质异常体中的应用

霄云煤矿在1307工作面采取坑透技术探测出了工作面的地质异常体,便于提前采取有针对性的预防性措施,尽量减少工作面内部构造对生产的不利影响,提高生产效率,保障安全高效生产。

带压综采工作面矿井综合物探及安全性评价研究

采用瞬变电磁法和无线电波透视法对大饭铺矿61114工作面带压开采区域进行导水通道和富水性探测,综合分析瞬变电磁法和无线电波透视法圈出的异常重叠区域,据此对带压开采区域进行安全性评价分析,提出安全开采措施。结果表明:矿井瞬变电磁法主要探明含水层范围及富水性,无线电波透视法主要探明煤层及隔水层构造发育情况,而两种方法探测的异常体重叠区域则可能既有含水体,又有导水通道,为带压综采工作面防治水工作重点区域;对于井下综合物探圈定的重叠异常区需要进行提前打钻验证,当揭示存在富水构造异常区时,及时进行安全分析,必要时需实施注浆封堵导水构造或留设防水煤岩柱,保证工作面的安全采掘。

综采工作面带压区域电磁波CT探测小构造技术

通过在鄂尔多斯大饭铺煤矿61114综采工作面局部带压区域进行电磁波CT法探测试验,系统地开展了一致性试验、频率等参数优化、铁器干扰试验、反演方法对比、试验成果分析以及综合推断与验证等相关研究工作,优化了鄂尔多斯地区小构造精细探测的试验、施工、处理、解译技术体系。结果表明:在鄂尔多斯地区煤层带压、小构造发育情况下,采用无线电波透视法探测构造、瞬变电磁法探测含水体的综合探测技术,可有效预测潜在的承压水突水点;对于鄂尔多斯大长度综采工作面,施工过程时宜选用365 kHz或188 kHz发射频率,接收线圈宜远离铁器,水平距离宜超过0.6 m,垂直距离宜超过0.4 m,尽量要切断施工区域电力,线圈与煤壁空间不宜太大,宜贴近煤壁。综合对比各类成果图,宜优选反演计算方法,形成可靠成果图,从而提高探测精度,来实现精细化处理、解释。

综放工作面电磁波透视分析

地质构造是影响煤矿生产安全和生产效率的主要因素,如果工作面内存在不明地质构造,则很可能会影响开采进度,甚至引发煤岩动力灾害事故。以滕州市东大矿业有限责任公司1301综放工作面为研究对象,首先介绍了电磁波透视技术的工作原理,然后通过在1301工作面布置测点和现场实测得到了大量的原始探测数据,通过数据处理和探测结果分析,探明了1301工作面的地质构造特征。分析结果表明,1301工作面内有21条隐伏断层,这为该工作面的综放开采提供了技术支持。

城市地下空间地质异常体井间综合CT探查

随着地上交通的发展及各种建筑物建筑面积的增加,城市地上可利用空间变得越来越小,许多城市开始将视线转入地下空间,探索并积极开展地下空间的利用。城市地下空间建设和利用中首要任务是查明地下地质条件,确立各类地质异常体。在钻探基础上利用井孔之间透视条件,进行CT成像可得到精细的地质解释。文章利用孔间地震波和电磁波CT综合探查方法,对某城市地下岩溶及破碎带进行精细探查,获得了相应的成像结果。通过与钻孔资料对比分析,表明两种方法综合利用可以提高对地下岩溶、破碎带等地质异常的分辨能力,效果良好。该结果可为同类地质条件高精度探查提供参考。

综合物探技术在工作面地质预报中的应用

为解决地面物探方法在矿井地质构造和水文地质勘查中分辨能力不足的问题,了解综采工作面内小型断裂构造的发育情况及导水特征,采用综合矿井物探方法对同一工作面进行地质预报研究。先后在同一工作面内的2条巷道,采用透射法槽波地震勘探技术和无线电波透视法对长1050 m、宽195 m工作面内的隐伏断层、陷落柱进行了双边精细勘探,获得了槽波地震速度分布和无线电波透视衰减系数成果;利用矿井瞬变电磁法对工作面内的含水构造进行了精细勘探,获得了工作面视电阻率成果;结合已知地质信息,对3种矿井物探方法圈定的物探异常进行了综合解释和可靠性分析,最终解释了隐伏断层3条,含水区5处,已知的2个陷落柱暂未导水,但是陷落柱附近存在低阻含水区,在采掘过程中存在导通的可能性;揭露的中小构造均有物探异常显示,勘查结果经矿方钻探和采掘验证,验证率达到80%。研究表明:矿井物探由于距离地质目标体较近,且可以充分利用工作面两侧巷道进行单一方法的双边联合探测,因此可以实现断距小于2 m的中小断层的精细勘探,但是单一矿井物探方法解释推断的物探异常区往往受方法本身及工作环境的影响出现一定的偏差;根据地质任务及地质目标体的物性差异,选择多种合适的矿井物探方法进行联合探测,结合地质资料进行多参数综合解释,可实现矿井中小地质异常体的有效探测。

矿井孔-巷无线电磁波透视探测方法

为了提高无线电磁波透视技术的探测精度,并且使该方法能够在独头巷道进行使用,确保煤矿的安全高效的开采。研究了采用了矿井巷道发射,钻孔接收电磁波信号的方式,借助钻孔岩层的屏蔽作用,在降低接收信号的外部干扰的同时,开拓了无线电磁波透视技术新的使用方法,即孔-巷无线电磁波透视的探测方法。分析了传统无线电磁波透视探测方法的特点及探测过程中存在的主要问题,根据目前矿井探测地质任务的要求,提出了适用于复杂地质条件下的孔-巷无线电磁波透视探测方法。研究了孔-巷无线电磁波透视的基本理论,认为无线电磁波透视探测准确性与电磁波入射角度有关,无线电磁波透视的衰减系数与煤(岩)层电导率、介电常数有关;研究了适用于孔-巷无线电磁波透视的专用接收天线装置,研究了适用于孔-巷无线电磁波透视的施工布置方法;以掘进巷道与钻孔结合的地质模型为例,通过模拟分别研究电磁波在煤层中遇到断层和陷落柱时的波场特征及信号响应规律,研究电磁波对地质异常的响应特征。发现孔-巷无线电磁波透视的探测方法与传统矿用无线电磁波透视相比适用范围更广,并且能够更加精确的探测隐伏构造的赋存情况。现场试验和验证情况表明,矿井孔-巷无线电磁波透视技术能够更精准的反映地质异常的位置,可有效开展独头巷道中的地质探测任务。

基于多频同步电磁波CT技术的煤层水力压裂范围探测试验

当前煤层水力压裂影响范围的探测方法多存在实施复杂、工程量大、成本高及准确率偏低的问题,难以满足高效指导压裂施工方案优化和质量控制的需求,且常规电磁波透视探测中单一频率数据分析可能导致探测分辨率和准确性偏低。针对上述问题,提出了一种基于多频同步电磁波层析成像(CT)技术的煤层水力压裂范围探测方法,该方法基于电磁波透视法原理,一次探测可获取多个频率的数据,从不同分辨率综合分析压裂效果,提升探测准确性和效率。以某瓦斯突出矿井的M6煤层为研究对象进行了煤层水力压裂范围探测试验,研究了0.3,0.5,1.5 MHz三种不同频率电磁波对煤层水力压裂的响应特征,分析了水力压裂的影响范围和效果。结果表明:水力压裂后,压裂区主要表现为电磁波场强高衰减特征,电磁波衰减系数明显增大,衰减系数区间变宽,水力压裂导致压裂区和非压裂区对电磁波的能量吸收差距变大,据此可对煤层压裂范围进行划分;0.3,0.5 MHz电磁波探测的异常区基本呈现片状分布,而1.5 MHz电磁波对水力压裂区的响应更灵敏,呈纵向条带状分布,衰减幅度更明显,横向分辨率较好;注水量与电磁波场强衰减系数呈现正相关变化,衰减系数随注水量增加而增大;高衰减异常区分布范围有一定的对应性,试验区压裂范围主要分布在横坐标为40~90,100~140,210~350 m段,对应于2号,3号,6号—8号钻孔周边围岩半径15~25 m,约占探测范围的65%。