某矿120803综采工作面导水断层超前探测分析

结合矿井瞬变电磁场在突水构造中的传播规律,采用瞬变电磁法对某矿120803综采工作面导水断层进行了超前探测,并对探测结果进行了解译。结果表明：在巷道掘进前方0～20 m和56～100 m处岩层视电阻率相对较高,为正常岩层反映;20～56 m处岩层视电阻率相对偏低,反映该层段岩层含水为弱含水,对巷道掘进影响不大,但也不排除是由前方岩性变化所引起的低阻异常,地层总体为不含水或极弱含水地层,对巷道掘进基本没有影响。     

深部采场突水构造矿井瞬变电磁法探查理论及应用

在分析深部采场水文地质特征基础上，采用矿井瞬变电磁探查技术查明深部采场突水构造位置.根据井下巷道的实际应用条件，将瞬变电磁技术应用到井下巷道内进行探测，开发了采用非接触式、多匝数和小回线（边长2 m左右）井下测量装置; 根据瞬变电磁场“烟圈效应”理论，推导出全空间瞬变电磁视电阻率计算公式和由视电阻率-时间曲线计算视电阻率-深度曲线的数学模型，对矿井瞬变电磁探查技术进行了研究;研究出应用于井下探测巷道周围空间不同位置、不同形态突水构造瞬变电磁探测装置、探查技术及资料处理和解释方法.采用矿井瞬变电磁法在多个矿井探测深部采场突水构造进行了实际应用，通过井下注浆或疏放降压钻孔验证，该方法探查深部采场突水构造位置是非常有效的矿井地球物理方法之一.     

围压下煤储层应力-应变、渗透性与声发射试验分析

煤储层应力-应变、渗透性与声发射特征是煤储层压裂改造和产能评价研究的基础,声发射技术作为研究煤、岩石类材料失稳、破裂及其演化过程有效方法,已被广泛应用。采用沁水盆地西山矿区石炭系太原组8号煤层样品开展了不同围压下煤样应力-应变、渗透性与声发射试验研究,揭示了围压对煤的应力-应变、渗透性和声发射的影响及其控制机理。研究结果表明,基于煤样全应力-应变-渗透性-声发射特征,将煤的变形破坏过程划分为孔隙压缩与弹性变形阶段、塑性变形阶段和破坏失稳阶段3个阶段。在孔隙压缩与弹性变形阶段,荷载作用初期煤中孔隙-裂隙逐渐被压密,煤样渗透率下降,进入弹性变形阶段,煤样渗透率较低,声发射活动不明显。在塑性变形阶段,随着轴向应力的增大煤中裂隙扩展,煤样渗透率增大,声发射活动强度明显增高并达到峰值。破坏失稳阶段,煤的轴向应力随应变的增加而降低,煤样渗透率开始下降,声发射强度也逐渐降低。煤的轴向破坏荷载和有效弹性模量以及残余强度均随围压的增高而增大,煤样的初始渗透率、峰值渗透率和残余渗透率以及累计声发射振铃计数均随着围压的增加而降低。不同围压下煤样应力-应变、渗透率和声发射特征是不同围压下煤的破坏机制所致。     

利用矿井瞬变电磁法超前探测走向导水断层研究

导水断层给井下安全生产带来严重的灾害隐患,为了推进矿井瞬变电磁法的实用性,开展了导水断层瞬变电磁场响应特征研究。基于三维低阻薄板地电模型,采用理论分析、物理模拟相结合的方式,探讨了板状导体上感应涡旋电流与一次场的激发关系,研究了走向导水断层矿井瞬变电磁超前探测视电阻率响应特征。研究结果表明:1感应涡旋电流主要与板状体有效切割一次场磁力线多少有关,激励角30°~60°时,感应涡旋电流较强;2矿井瞬变电磁超前探测扇形视电阻率等值线图上,走向导水断层呈现左右对称分布2个低阻异常夹中间1个高阻异常的响应特征。研究结果应用于工程实践,取得了良好效果。     

瞬变电磁勘探法在工作面断层注浆效果检测中的应用

煤矿井下含水断层会给工作面开采带来安全隐患,矿井瞬变电磁法是对井下富水体探测的主要方法之一。为检测断层注浆效果,对含水断层注浆前后的矿井瞬变电磁响应进行了数值模拟,并对响应规律进行了研究。数值模拟结果表明,矿井瞬变电磁法能准确探测含水断层。将矿井瞬变电磁法应用于实际探测中,断层注浆后的矿井瞬变电磁响应视电阻率分布能明显反映出注浆加固效果,说明采用矿井瞬变电磁法能够对井下断层的注浆效果进行检测。     

某矿5-108工作面超前富水性瞬变电磁法探测研究

本文以某矿首采面为研究背景,初采过程中顶板砂岩含水层水顺采空裂隙涌入工作面内,涌水量可能会增大。采用瞬变电磁法,对工作面进行探测。探测表明该工作面需要注意工作面内部低阻异常区域,发现处低阻异常区域,异常区很可能是受切巷已揭露断层影响所致,异常范围相对富水。同时由于物探资料存在多解性,且影响视电阻率大小的因素较多,提出了探测时重点注意事项。     

瞬变电磁法在划定导水断层及含水采空区中的应用

介绍了瞬变电磁法的基本原理、技术和方法.基于导水断层和含水采空区与围岩在视电阻率值上的明显物性差异,利用瞬变电磁法在同一深度视电阻率切片图以及同一测线视电阻率等值线图中的低阻异常来划定断层以及圈定采空区,为钻孔位置确定提供依据,以确保煤矿安全高效的开采.     

煤岩单轴压缩氡析出特性试验研究

煤岩破裂伴随氡析出特性变化,通过观测煤、岩破裂过程氡析出规律有利于揭示煤岩动力灾害机理及其前兆特征。论文利用自行设计的受载岩石破裂过程氡析出测量试验系统,研究了煤岩单轴压缩氡析出规律。结果表明,煤岩试样单轴压缩不同加载阶段的氡析出特征具有显著差异。试样加载初期(孔隙/裂隙压密阶段),氡析出较原始状态大幅增加;试样加载中期(弹性变形阶段),氡析出较加载初期明显回落;试样加载后期(塑性变形阶段),氡析出较原始状态进一步增加;试样破裂后,煤样和岩样的氡浓度较原始水平分别增加了约91%和83%。     

矿井瞬变电磁法在石墨矿中的应用

为了对石墨矿采空区及裂隙带富水性进行评价,开展了瞬变电磁法在矿井中的应用方式探究。结合矿井实际条件,将瞬变电磁技术应用到井下巷道内进行探测,采用多匝数和小回线(边长1 m左右)井下测量装置,对即将掘进的巷道迎头进行不同仰角全方位的数据测量;利用瞬变电磁视电阻率晚期公式计算不同方位的视电阻率,绘制同一仰角不同方位的扇形视电阻率剖面图,从而圈定前方的相对富水异常区。通过钻孔进行抽放水并验证,发现瞬变电磁法探测深度大约60 m左右,该方法可有效地预测巷道掘进迎头前方的含水异常,以及前方采空区的积水情况和裂隙发育区的含水情况,从而达到排查水害的目的。     

瞬变电磁法在采空区疏放水探查中的应用

测试了采空区泄水过程中不同时段的瞬变电磁数据,绘出了探测区的视电阻率分布图。通过对比分析采空区疏放水过程与探测结果断面图上的异常区域反映,证实了该方法在煤矿采空区勘查中的有效性和实用性。通过计算采空区疏放水过程的视电阻率,分析了采空区含水与不含水条件下的视电阻率变化规律。     

构造煤受载破坏过程电阻率响应的方向性差异特征

开展了配比软煤正方体试样的单轴压缩试验,分析了构造煤受载破坏过程的应力应变特征,得到不同方向上煤体的电阻率响应特征。结果表明:试样从加载到破坏分为4个阶段,依次为压密阶段、弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段;煤体受载过程中,煤体呈现劈裂破坏形态,裂纹从试样底部向上方扩展,部分裂纹贯穿试样的上下表面;试样在竖直方向和水平方向上的电阻率响应特征呈现明显的差异性,竖直方向上试块的电阻率呈现先减小后增大的趋势,而水平方向上试块的电阻率呈现缓慢增大、快速增大和急剧增大3个阶段;试块发生破坏后,竖直方向的电阻率变化远不如水平方向电阻率的变化幅度大,而且水平方向电阻率呈现持续增大的特征。     

温度对煤样罐内煤体瓦斯解吸的影响

采用特制的瓦斯解吸试验系统，对阳煤五矿15号煤煤样进行了不同吸附和解吸温度条件下煤屑瓦斯解吸量测定实验及恒温和变温吸附解吸条件下煤样罐中煤屑瓦斯解吸过程中温度变化测定实验。试验结果表明:煤屑在40 ℃吸附后，在27 ℃解吸时速度明显低于40 ℃下解吸速度，30 ℃吸附40 ℃解吸明显高于40 ℃吸附27 ℃解吸的解吸速度；气体分子的吸附解吸过程伴随着多孔介质系统的能量改变而导致了温度变化，热量从煤样罐外围环境传导到煤样需要一定时间，在瓦斯解吸过程中，外界温度的急剧变化不会立即对解吸扩散过程产生影响，在这一时间阶段内，对煤样温度变化起主要决定作用的还是煤解吸瓦斯过程中自身的吸热反应，但一定时间后其决定作用将会是外界温度。     

基于瞬变电磁法的煤矿采空区地质勘察研究

近年来我国经济快速发展，各种矿石资源需求逐渐增大，大量矿石的开采，形成大量的采空区。采空区造成生态环境的破坏、地面出现裂缝和塌陷，给生活和生产带来严重的安全隐患。采用瞬变电磁法对煤矿采空区地质勘察进行了研究。分析了瞬变电磁法工作原理和瞬变电磁设备主要功能和参数，然后，以某研究区为例，采用Grapher软件对原始数据进行了处理，采用Surfer软件对电阻率进行定量和定性分析，根据中心回线和重叠回线电阻率断面上的异常区域，对采空区的位置和充水断层的位置进行了推测。     

冲击地压发生的影响因素与微震监测可视化研究

济宁三号煤矿深部开采深度超过600 m时，开始出现了冲击地压事故，并且随着开采深度的持续增加，这种灾害越来越严重，往往导致重大的人员伤亡和财产损失。“煤—围岩”系统构造的复杂性、地质构造的不确定性等因素，使得冲击地压发生机理十分复杂、影响因素颇多。根据该矿的地质条件，系统研究了地质构造诱发冲击地压的机理，分析了“断层蠕动”效应及褶皱受力状态，认为煤层的开采深度对冲击地压的发生起主导影响；同时，也分析了最大主应力及工作面回采时次生应力的变化情况，为冲击地压重点区域的监测提供数据支持。利用微震监测系统与Surfer软件对冲击地压的重点发生区域进行预测，预测结果能清晰地阐述该矿冲击地压的发生规律，为冲击地压灾害的防治提供了依据和理论指导。     

祁东矿巨厚坚硬顶板切顶无煤柱开采技术应用研究

为解决当前煤矿开采过程中存在煤炭采出率低、留煤柱开采引起应力集中、巷道围岩控制难等问题，以祁东煤矿7135工作面为工程背景，提出切顶沿空留巷技术。通过对巷道围岩运动特征和留巷技术原理的研究分析，确定切顶留巷关键技术参数，并在现场进行了工程应用。结果表明，采用高强预应力锚索补强顶板、垛式支架支撑顶板及可伸缩U型钢挡矸防护等联合支护体系，实体煤帮平均变形量达到166 mm，采空区帮平均变形量达到237 mm，顶板平均下沉量达到163 mm，平均底鼓量208 mm，留巷变形满足安全生产要求。     

断层对工作面开采影响数值模拟研究

为了安全高效地采出煤炭资源，采用FLAC^3D数值模拟手段，研究了采动条件对断层的影响，分析了工作面采动断层活化特征进行，然后建立数值模型，对断层尖灭部位两盘沿垂直断面和断层面的位移动态变化规律进行了研究。研究得出:在垂直断面层面上，随着工作面的推进，断层两盘垂直断层并没有发生明显的位移；在断层面上，断层两盘沿断层面发生了一定程度的滑动，最大位移达3 m。     

煤矿主通风机智能监控系统设计

基于煤矿主通风机结构，研究了煤矿主通风机智能监控系统，主要设计了硬件部分和软件部分。系统主要由控制、传动、集控、监测和通信5部分，选择S7-1200系列的PLC为控制核心；软件部分主要设计了主通风机启动程序、故障报警程序、风量调节程序及上位机监控界面。煤矿主通风机智能监控系统提高了主通风机设备的自动化管理水平，保证了主通风机设备的可靠运行。     

被保护煤层变形特性和渗透率变化规律研究

为了研究被保护煤层变形特性和渗透率变化规律,理论分析了煤体渗透率和损伤变形关系、加载过程中煤体的渗透率变化,采用FLAC^3D数值软件,模拟分析了1201工作面开采时和1202工作面开采时,13号煤层的垂直应力分布特征以及1202工作面开采后13号煤层渗透率分布。研究为后期巷道支护和瓦斯抽放设计提供理论支持。     

感应电磁技术在复杂背景场地调查中的应用

针对上海某“城中村”改造项目土壤污染状况初步调查中发生的生产企业资料缺失的情况，使用感应电磁技术对地块进行全覆盖扫描，根据地下6 m以上地层综合视电导率变化规律，对地块整体污染情况进行分析，并根据现场踏勘、人员访谈、资料收集和感应电磁法物探结果进行点位布设和采样检测。结果显示，除部分区域受地坪和钢筋影响外，地块整体电导率无明显变化；结合地块企业情况和感应电磁法物探结果，确认地块无地下储罐和有毒有害物质运输管线；地块土壤和地下水受污染风险较低。通过调查采样检测分析发现，地块土壤和地下水环境质量满足住宅用地的开发使用要求。     

受载煤体电阻率变化规律的实验研究

通过建立受载煤体电阻率变化实时测试系统,分别测试了不同煤体在不同加载方式下不同方向的电阻率变化特征,并对电阻率变化机制进行了探讨。研究结果表明：在加载初期不同煤样电阻率随压力的变化趋势有所不同,但在煤体发生破裂后电阻率均呈现上升趋势;对于同一煤样而言,电阻率随压力的变化趋势是一致的,在不同加载方式下电阻率与应力保持良好的对应性;煤体电阻率呈现明显的各向异性特征,在受载过程中不同方向的电阻率中呈现不同的变化规律;煤体的导电特性和孔隙结构的演化共同决定了电阻率的变化特征。