矿井瞬变电磁透视探测技术响应特征研究与应用

针对大采长/超宽工作面内部隐蔽地质异构体常规地球物理探测难的问题,揭示了对侧发射接收的瞬变电磁透视探测电磁响应机制。采用理论研究、数值模拟和实测数据分析相结合的研究方式,对瞬变电磁透视探测技术电磁场扩散特征、数据影响机制以及探测能力进行了详细研究,研究结果表明:受地空边界的影响,全空间长条形发射回线瞬态电磁场扩散与半空间电磁场扩散不同,全空间状态下感应电动势极值长期位于发射线圈中心位置,无法直接沿用地面“烟圈效应”进行处理解释;对侧发射接收的瞬变电磁透视早期数据主要受一次磁场的影响,具有较高的左右低阻异常分辨能力和探测能力,晚期数据与同侧发射接收数据产生机制相同,为发射线圈附近产生的二次场相互感应扩散形成,其分辨能力和探测能力相对较弱;相较于同侧发射接收的瞬变电磁法,对侧发射接收的瞬变电磁透视技术结合早晚期数据,可以很好的区分低阻异常体相对于发射线圈和接收点的空间位置;低阻异常体越靠近发射线圈,对侧接收的早期数据受到的影响越大,晚期数据影响时间段有所增加,但影响程度越小,越靠近接收点所在巷道,其影响特征相反,以此可以粗略判断低阻异常体沿工作面切向的位置。早晚期数据相结合的瞬变电磁透视探测技术,能更加精细地解译工作面内部及附近隐蔽突水地质异构体的空间信息。

超宽工作面三维电法数据特征研究及应用

超宽工作面的构建有助于推动煤炭资源的安全、高效开采。然而,受巷道空间、施工条件的限制,常规矿井地球物理的探测深度有限,无法准确获取超宽工作面内部及顶底板一定范围内的地质信息。为了提高超宽工作面底板富水区的探测精度,给实测数据处理及解释提供依据,在总结分析当前矿井地球物理探测技术的基础上,针对可应用于超宽工作面探测的三维直流电阻率法,结合河南永城某煤矿21106工作面底板灰岩水的赋存特征,采用理论分析、数值模拟和实测数据相结合的研究方法,系统研究了三维观测和二维观测模式的数据特征和分辨能力。研究结果表明:相较于传统的同侧发射接收二维观测模式,对侧发射接收的三维观测模式对工作面底板低阻体的反应更为灵敏;对侧发射接收三维观测模式所得数据,经过常规视电阻率公式计算后,视电阻率与实际电性有时相反,因此需要采用三维反演方式进行数据处理;对河南永城某煤矿21106工作面观测到的三维模式数据进行了三维反演处理,经井下钻探资料验证了三维观测结果的可靠性。研究结果为二极装置条件的二维观测和三维观测数据解释提供了依据。

带压开采工作面综合勘探技术和施工治理的应用研究——以内蒙古不连沟煤矿F6226工作面为例

不连沟煤矿位于准格尔煤田的北部。由于F6226工作面的部分煤层在奥灰水水头以下,需要进行带压开采,必须对潜在的顶板砂岩裂隙水和底板奥陶系灰岩岩溶裂隙水导水构造进行采前探查,并对导水构造实施治理。在探查工作中,利用瞬变电磁法在工作面顶板发现2处低阻异常,均为断裂影响形成岩石破碎,相对富水;经钻孔验证均未出水,预测在回采作业中只会产生局部淋水,不会出现大规模涌(突)水。音频电透视探测发现煤层底板中有4处低阻异常,槽波地震探测共探查出13条断裂和1处地质异常;对异常验证的25个钻孔注浆处理后,最大出水量为0.3 m^(3)/h,并未见到岩层的错乱等异常现象。评价认为,基本可以排除F6226工作面范围内煤层顶板砂岩水和底板奥灰水涌(突)水的可能性。

孤岛工作面双侧采空区积水探放技术应用

采空区积水突水严重威胁着矿井的采掘作业安全,建庄煤矿212孤岛工作面两侧采空区均有积水,无疑增加探放难度。通过分析矿井的水文地质条件、埋藏条件、分布特征以及富水性变化的规律,进行采空积水和水头压力计算,判断煤柱承压水头能力,选择在建庄煤矿212工作面胶带运输巷和回风巷分别施工疏放水硐室,每个疏放水硐室施工3个钻孔对两侧采空水进行疏放。结果表明,采空区积水的水头压力分别为0.25 MPa和0.23 MPa,均未超过煤柱承载水头压力,煤柱处于稳定状态。对两侧采空区积水进行探放,消除采空区积水对212工作面巷道掘进产生的水害隐患,实现巷道的安全掘进,为类似采空区水害防治工作提供实践依据。

综合物探法在掘进工作面防治水中的应用

为保障巷道掘进过程中的安全性,以山西焦煤霍州煤电洪崖煤业有限公司3-1021运输巷道为研究对象,采用理论分析和现场实测的方法对综合物探法在掘进工作面的应用展开研究。研究结果表明:3-1021巷道在同层隐伏构造及上覆小窑破坏区可能存在水患威胁;以直流电法和瞬变电磁法相结合的综合物探法用于巷道掘进工作面的超前探测,可有效增加掘进工作面超前探测的精度;依据综合物探法的探测结果,3-1021巷道掘进过程中共对4处水害威胁区域进行了钻孔放水作业,保障了巷道掘进工作面的安全。

矿井导水裂隙带发育高度确定及防治水技术探析

为解决综采工作面回采期间近距离含水层涌水的问题,以塔山矿8111工作面为研究对象,通过FLAC^(3D)数值模拟分析计算、钻孔冲洗液漏失量实测两种手段确定了导水裂隙带的最大发育高度在98.7~102 m之间,在工作面回采期间,将会导通上覆石炭-二叠系砂岩含水层。提出设置水文监测预警系统,对采掘工作面水害、采空区水害及地面水位进行监测,通过地表及大气降水防治水技术、采掘工作面防治水技术进行矿井水患综合治理,旨在提高矿井治理水患的能力,为工作面安全、高效回采提供技术保障。

特殊地质条件下覆岩离层注浆钻孔疏通及工作面跑浆防治技术研究

为了有效解决建筑物下压煤与矿井开采之间的矛盾,近些年采动覆岩离层注浆技术得到广泛的推广及应用,并产生了良好的经济效益。但在覆岩离层注浆工程中经常会出现各类跑浆事故,影响矿井生产和安全。分析了采动覆岩离层注浆工程钻孔压水p-t曲线,针对性的采用了高压气-液联动通孔技术成功疏通已下入注浆管的ZK-2钻孔,并结合采矿情况合理确定了钻孔注浆时机。在此基础上,以工作面跑浆事件为案例,从地质构造、采动影响裂隙发育、支承压力等方面对跑浆原因进行了详细分析,从封堵浆液压入量计算经验公式、堵漏时机、浆液材料及配比、具体实施方法四个层面制定了跑浆综合处置方案,经检验封堵效果良好、处置方案科学有效,后续注浆过程中未出现类似事故。

基于微震监测的重复采动煤层潜在导水通道形成规律研究

为了避免煤矿深部煤层开采突水事故发生,探索重复采动工作面开采过程中底板潜在导水通道形成规律,以平顶山天安煤业股份有限公司十矿己17-33200工作面为工程背景,在两巷采取“梅花”式布置20个检波器,组成全包围式监测阵列,对工作面进行连续、实时、动态监测,利用微震技术对下层煤重复开采过程中上覆岩层塑性区破坏变化规律及底板深部微震事件进行分析,并结合理论计算探究潜在导水通道的形成规律。

野青工作面堵水治理技术研究及应用

九龙矿15449S工作面回采期间顶板频繁来压,受矿压、水压以及上部15249S工作面采动及区域地震作用影响,采空区涌水量逐渐增大。针对这一情况,通过对工作面周边水文地质条件的综合分析,利用水平定向技术对工作面底板薄弱带进行探查,注浆封堵出水点。实践应用后,水平分支孔成“网格”式交叉施工,成功将涌水量减至1.5 m^(3)/min,保证了上覆15249S工作面的安全回采,起到了保水开采和减少矿井排水费用的作用,同时提出的野青工作面综合防治水技术对策,为深部煤层安全开采奠定了基础。

煤矿防治水开采技术工程实践研究

以一煤矿为例介绍一种煤矿防治水开采技术方案。该方案主要包括3个部分,分别为:矿井水害防治措施、含水层工作面排水优化及含水层工作面采掘技术方案。通过该技术方案的应用,可有效控制煤矿涌水量,为煤矿作业创造安全的环境,具有一定应用价值。

综采工作面采空区积水治理探究

采空区积水对综采工作面的安全回采有着重大的影响。为此,必须对综采工作面附近的采空区积水进行治理。以山西A矿的采空区积水为例,探讨了其治理措施。主要措施有加强采空区积水探测、做好水害预防工作以及做好防治水预案等。可以为煤矿采矿区积水的防治提供一定的指导。

正帮煤业开采水害影响程度与防治工作建议分析

以正帮煤业为研究案例,结合项目地质水文特征,综合分析评价正帮煤业开采水害影响程度,并以此为基础,合理介绍开采水害防治措施及工作建议。另外,为检验开采水害防治措施及工作建议的应用成效,以工作建议开展水害防治工作,最终确认水害防治效果良好,证明具有较强应用价值。

文家坡煤矿工作面防治水安全技术应用

断层是煤矿回采期间煤层顶板水害的主要涌水通道之一,在煤层回采之前,应查清工作面内构造分布情况,槽波地震勘探成为煤矿采前构造探查的重要技术手段。彬长矿区文家坡煤矿4102工作面位于该煤矿41盘区东侧,为41盘区第2个回采工作面,根据巷道掘进期间实际揭露地质资料显示,该工作面断层比较发育,可能影响工作面的正常回采,断层延伸至工作面内长度目前尚未清楚。故利用槽波透射法探测彬长矿区文家坡煤矿工作面断层的发育情况,结果表明此方法效果良好,查明工作面内发育的4条断层基本延展情况,为煤矿防治水害提供一定的科学依据。

浅埋厚煤层综采工作面采空区自燃“三带”划分

采空区中氧气作为助燃物质,是造成采空区遗煤自燃的主要因素,而其主要来源为采空区漏风。为了探究采空区自燃“三带”和漏风规律,检测了氧气和一氧化碳的浓度分布情况。对苏家沟煤矿4109南工作面和4109工作面自开切眼至开采到一定范围内采空区氧气、一氧化碳等5种气体浓度变化的规律进行检测观察,根据现场生产实际和地质条件,对综采工作面推进速度、采空区自燃“三带”分布范围、5种气体的浓度关系和自燃危险区域的主要参数进行了分析和计算。研究结果为苏家沟煤矿综采工作面及相似工作面采空区自燃“三带”划分研究和遗煤自燃防治工作提供了一定借鉴。

银河煤矿柔性架间隔控防尘技术实践

银河煤矿现采煤层均设计为大采高综采工作面,回采移架期间架间漏细小煤矸比较严重,易造成粉尘扩散。为达到有效控尘的目的,研制了一种安设在两液压支架之间的柔性架间漏煤矸隔控装置。该装置主体选用高强度柔性阻燃抗静电织物芯橡胶加不锈钢夹板制造,具备高度形变适应性、滑动性及耐磨性。该装置可对架间漏矸缝隙进行包裹,能够将架间漏煤矸引导到采空区侧,有效抑制架间漏煤矸的滑动转移,避免因移架导致的架踏板及管缆线浮尘堆积,减轻了人工清扫的劳动强度,可在类似大采高回采工作面推广使用。

超高水材料长壁工作面充填开采顶板控制技术

为研究充填工作面长度对岩层控制效果的影响，指导长壁工作面充填开采实践和为围岩变形控制提供依据，基于超高水材料的基本性能试验，利用差分法薄板理论建立了超高水材料长壁工作面充填开采顶板活动力学模型，得到关键层的预计变形量，分析充填工作面长度对关键层变形及破坏的影响，提出了长壁工作面充填开采顸板控制理念。研究结果表明：采空区顶板下沉最大挠度值随着工作面长度的增加而增加；要维持关键层不发生断裂，必须保证工作面长度和控顶长度在一定范围内。对比冀中能源陶一煤矿充1～5工作面（工作面长度50～60m）和充6工作面（工作面长度120m）充填开采实际情况，提出并应用地面充填系统构建、充填液面提高、隔离带设置、工作面锚网索支护4种长壁工作面顶板控制技术，有效地抑制了顶板变形，同时保证了良好的充填效果。

基于水锁机理的瓦斯超限防治理论

为防治煤矿井下回采工作面瓦斯超限,受石油天然气开采领域中水锁损害研究的启示,提出利用水锁抑制含瓦斯煤的瓦斯释放的思想。基于水锁机理,确定了含瓦斯煤中形成水锁的条件及利用水锁防治回采工作面瓦斯超限的实施途径。结果表明,该思想具有理论可行性;含瓦斯煤的多裂隙和多孔隙性、近似干燥的环境,外液,孔隙内外之间的压力差小于毛细管阻力,分别为水锁的形成提供了自然条件、物质条件和压力条件;采前"预抽+抽后注液"顺序作业、采前"抽放+注液"平行作业、采前直接钻孔注液、落煤过程中喷淋外液四种方式可防治工作面瓦斯超限。该思想的提出,对推动回采工作面瓦斯灾害的防治研究具有一定的借鉴意义。

精准基础水文地质工作在复杂条件煤矿防治水中的应用研究

以豫西金顶煤矿"12.19"煤层底板寒武系石灰岩岩溶裂隙突水淹井为例,剖析了以往基础水文地质资料,结合补充勘查,逐一查清金顶煤矿水文地质特征因素,修正水文地质参数,确定了水文地质勘查类型,指出了不查清基础条件、参数错误、认识偏差,会给矿井防治水带来困难,为此,强调了精准的基础水文地质工作的重要性。

露头区综放工作面玄武岩含水层出水原因分析及对策

以内蒙古多伦协鑫煤矿白垩系煤层浅部1709-1露头区综放工作面涌水事故为例展开分析研究,以钻孔资料为基础建立地质模型,综合分析了工作面开采对含水层的影响及覆岩破坏特征,查明了出水水源和导水通道,明确了出水是由于井田边界煤层露头区处工作面基岩厚度薄,导水裂缝带波及到工作面上方的玄武岩弱含水层,并由边界强富水性侵蚀带补给造成的。此外,提出了露头区浅部工作面水害防治综合对策,制定了防治水安全措施,为工作面安全生产提供保障。

滕州矿区滨湖煤矿16煤开采突水特征分析及防治途径

根据滨湖煤矿16煤开采以来发生的突水案例,总结分析了突水类型、规律及其原因,提出了不同水害的防治技术途径。研究表明:16煤开采以来发生的6次突水,包括1次掘进突水和5次工作面开采突水。突水水源为:顶板十下灰水、上部采空区积水、底板薄层灰岩水和基底奥灰水;突水通道主要为采动裂隙,构造裂隙及潜在的陷落柱。对6次突水的原因进行了具体分析。提出了不同水害类型的主要防治技术途径,主要为:疏干十下灰,探放12下煤采空区积水,疏降十四灰以及探防陷落柱突水,疏降奥灰水压并结合改革采煤方法、人工强制放顶、留设断层煤柱、注浆加固断层裂隙密集区以及完善排水系统等方法。