综合物探方法探测煤矿采空区及积水区技术研究

针对煤矿采空区透水事故频繁发生的问题,采用浅层二维地震法和瞬变电磁法对采空区分布范围及其积水情况进行综合物探,结果表明:浅层二维地震对煤层反射波变化特征反映明显,完整煤层地震同相轴稳定、连续,采空区地震同相轴断续、扭曲或无明显反射,正常煤层和采空区交界处特征变化明显,圈定采空区边界及范围效果较好,分辨率高;通过对浅层二维地震和瞬变电磁测线重复区域的详细分析,以浅层二维地震圈定的采空区范围为准,确定瞬变电磁法在正常煤层、采空区和采空积水区的视电阻率阈值范围,可用来指导其他测线的解释工作;瞬变电磁对低阻异常反映灵敏,能够依据视电阻率的变化来判断采空区的积水性,有效弥补了浅层二维地震法无法判断采空区积水性的局限;充分发挥浅层二维地震和瞬变电磁法各自的优势,提高了采空区及其积水情况的探测效果。     

复杂地形小回线瞬变电磁法探测采空区试验研究北大核心

千树塔井田由于地形起伏落差较大,地面大回线瞬变电磁法探测装置布置受限,为了查明该区域油气管道陕京二线下伏采空区分布范围,对小回线瞬变电磁法开展数值模拟和现场试验,分析其地面探测的可行性,并将优化参数应用到现场。结果表明:数值模拟确定3 m×3 m小回线瞬变电磁法可以有效探测超过200 m深度、采高超过1 m的采空区,对低阻值的充水采空区有更明显的效果;现场试验采用发射线框边长3 m×3 m、叠加次数15次、发射频率16 Hz、发射电流≥8 A等参数优化后的小回线瞬变电磁法可以达到有效探测目的,验证了数值模拟的正确性;在3号煤层共圈定解释了5个异常区,推断为采空区或烧变岩空隙,充分验证了小回线瞬变电磁法探测的可靠性。     

矿井瞬变电磁法参数优化试验及超前探测应用

为了精准超前探测采空区及积水区,确保煤矿的安全掘进,通过对已知积水采空区进行矿井瞬变电磁法探测对比试验,分析不同参数对积水采空区电场响应特征的影响,优化了一套适合积水采空区探测的发射频率、叠加次数以及采集密度等采集参数,并将该优化参数应用到井下超前探测实践中,成功发现前方采空区及积水区。结果表明:矿井瞬变电磁法采用6.25 Hz的发射频率、32次叠加以及中密度采集方式,对采空区及积水区超前探测较好;将该采集优化参数应用到晋城矿区井下超前探测,以王台铺矿超前探测应用为例,发现掘进工作面前方存在明显的1处高阻异常体和2处低阻异常体,且分界面明显,其与查明的小煤窑巷道分布区基本重合,后经过打钻验证,正前方50 m之外的高阻异常区见空,通过钻孔透视发现,为小煤窑采空区且无积水,后退30 m,向右侧帮1处低阻异常区打钻,打到深度35 m遇空出水,水量较大,为采空区积水,取得较好探测效果;根据在鄂尔多斯地方煤矿、临汾地方煤矿、晋煤集团、朔州地方煤矿等井下探测总结的经验,一般视电阻率位于30Ω·m以下推断为含水异常,30Ω·m以上推断为不含水正常岩层,更高则推断为高阻异常。     

多参数综合物探方法在煤矿采空区勘探中的应用研究

为了探明陕北侏罗纪煤田中能亿安煤矿井田范围内的5-1号煤层采空区的分布范围及状况，针对单一物探参数误差大和单一物探方法效果不佳以及反演结果多解性的不足，提出采用三侧向电阻率、自然伽玛、自然电位以及井径等多种测井参数和瞬变电磁法、浅层二维地震法及音频大地电磁法三种地面物探方法组合的多参数综合物探方法对5-1号煤层采空区进行探测，基本查明了勘查区内采空区的分布范围及其赋存情况，研究结果表明：多种物探参数的组合可以避免单一物探参数造成的不同介质物性特征范围重叠的误差，提高探测精度，其中煤层和夹矸按各自的解释原则，其深度、厚度差值均小于0.05cm；多种物探方法结合使用的综合物探方法可以充分发挥浅层二维地震法分辨率高、音频大地电磁法对水体敏感以及瞬变电磁法抗干扰能力强的优势，提高物探结果的可靠性和准确性。     

可控冲击波增透技术在吉宁低孔低渗松软煤层的应用

吉宁煤矿是典型的低透气性煤矿,可控冲击波技术是目前低透气性煤层增透的理想措施之一。适合于该矿的可控冲击波作业点间距、单点作业次数和孔口保留深度等参数尚未解决。针对上述问题,在吉宁煤矿低透气性煤层采帮区和非采帮区开展了可控冲击波增透技术的合理作业参数设计。考虑安全和作业效果因素设计了0～30m和0～40m两种孔口保留深度,考虑冲击波叠加和单孔作业效率影响设计了6m和9m两种作业点间距,考虑煤层物性差距设计了6次、8次和9次三种单点作业次数。试验结果:非采帮区3~#增透孔采取冲击点间距9m、单点冲击6次参数施工后钻孔平均抽采纯量最高,非采帮区增透钻孔平均日抽采量提高5倍,采帮区增透钻孔平均日抽采量提高5.9倍;孔口保留深度对增透效果的影响无规律可循;距离增透钻孔60m处的1-2~#观测孔抽采量明显高于本组增透孔。结果表明:吉宁煤矿可控冲击波作业参数以9m冲击点间距、6次单点冲击次数最佳;孔口保留深度对增透效果影响无规律可循,根据现场施工经验维持在0～40m较为合适;可控冲击波对吉宁煤矿煤层最大增透影响距离达60m左右。     

二维地震勘探在新安县城东南部煤预查工作中的应用

二维地震勘探在煤田地质勘查工作中对于了解地质构造特征及推断煤层位置是较为经济有效的手段,选择合理的野外工作方法和数据采集方法是取得二维地震数据的关键,对折射波进行静校正、噪音压制、振幅补偿,采用地表一致性反褶积、子波整形、多道统计脉冲反褶积等方法手段进行数据处理,结合对钻探工程进行的数字测井,在取得准确的地层岩性声速参数后,对二维地震数据进行二次解释,基本能够准确推断煤层埋深及分布情况,为进一步钻探验证工作提供更准确的指导。     

井地地震技术在宝日希勒露天矿采空区探测中的应用

针对宝日希勒露天煤矿南帮道路区域地形复杂、有多处塌陷坑及建筑物、煤层埋深浅、地质特征严重破坏的情况,提出采用井地地震技术对小窑采空区进行探测,总结出一套行之有效的采空区探测治理办法。结果表明,将井地地震技术应用于现代化大型露天煤矿的采空区探测治理工程,具有效率高、成本低的优点,有重要的理论和实际意义。     

悬顶采空区分类分区勘探及防控技术研究

为了解决悬顶采空区突然塌陷的安全隐患，将悬顶采空区划分为同煤层、上部煤层、下部煤层及地表建(构)筑物下4类类型，按照隔离煤柱及密闭、压架、蹬空开采、建(构)筑物等典型要素的危险性划分为危险区、较危险区和一般危险区。针对4类悬顶采空区致灾因素进行了勘探技术研究，设计了几种典型勘探技术，采用单点地震法和矿井瞬变电磁法对隔离煤柱/密闭厚度进行探测，采用地震波CT和槽波地震法对应力集中区进行探测，采用矿井瞬变电磁法对“两带”发育高度进行探测、采用高密度电法对建(构)筑物下悬顶采空区范围进行探测，为后续评估、治理提供了依据。针对悬顶采空区提出了几种典型治理与监测技术，采用水力致裂卸压防治上部悬顶采空区对下部煤层综采压架，采用隔离煤柱加固技术对同煤层悬顶采空区进行治理，采用地表岩移监测和井下受威胁区域监测技术监测悬顶采空区。     

〗综合物探法在采空区和采空积水区勘探中的应用研究

为了探明某研究区采空区和采空积水区情况,采用瞬变电磁法、激电测深法、电法探测法、活性炭测氡法,并利用钻探进行验证。研究得出,物探工作查明8号煤层采空区异常4处,推断采空面积共计422 309 m2;12号煤层采空区异常4处,采空面积共计371 1692 m2;15号煤层采空区异常2处,采空面积共计282 4437 m2。该井田内各煤层共有采空积水区55处,矿井总积水面积为1 037 517 m2,总积水量2 253 232 m3。研究为后期矿山地质环境功能修复提供了依据。     

基于瞬变电磁法的超浅层采空区探测

为了研究瞬变电磁法对超浅层采空区的探测效果,以陕北某小煤窑采空区为研究对象,从数值模拟与现场实测2方面对其瞬变电磁响应展开研究。首先针对目标体地质条件建立K型地电模型,从电阻率差异角度论证理论可行性;其次根据理论结果设置采集参数,以电性标志层电阻率差异为依据对采空区分布范围进行推断;最后采用地面钻探对异常区进行验证。结果表明:瞬变电磁法盲区有限,采用240 m×240 m发射回线时最小探测深度小于20 m,能准确反映超浅层采空区的分布。     

三维地震在新疆涝坝湾煤矿勘探中的应用研究

三维地震勘探是一种旨在提高地下目标图像清晰度、位置预测精准性的综合性地球物理勘测技术,近年来被广泛运用于全球油、气、煤等地下资源矿产的勘测中。以新疆玛纳斯县涝坝湾煤矿井田勘探为例,针对区内复杂地形、施工难度大、成孔困难等诸多难题,采用风钻成孔、加水压实等措施,有效提高地震勘探激发效果,获得了较好的原始资料。查明了研究区内各组煤层分布特征,各煤层底板形态基本相似,总体呈东西走向,倾向北的单斜构造,南部浅,北部深。全区可采煤层厚度稳定;查明了区内断层分布情况,新发现3条落差皆小于5 m断层。此次工作为浅层地震条件较为复杂的地区提供经验。     

瞬变电磁法在煤矿采空区勘查中的应用研究

为了核实某煤矿矿区采空区范围,在地质概况及地球物理特征基础上,采用瞬变电磁法研究了某煤矿二₁煤层采空区分布,分析了了工作布置、技术措施及数据处理步骤,根据视电阻率等值线图分析,得到在勘探区共划分了各类电性异常17个;根据勘探区顺二₁煤层电性分布特征,把勘查区分为3个异常区段;根据勘探区顺二₁煤层视电阻率切片图以及各测线视电阻率剖面图的异常形态,结合调查采空区的形态,对勘探区的二₁煤层采空区异常区进行推断解释,然后结合核实测量与钻探验证,得到了某煤矿内二₁煤层可靠的采空区范围及分布情况。研究为下一步资源储量核实提供依据。     

地震技术在甘肃梧桐沟戈壁矿区的应用

通过在甘肃戈壁煤系地层直接出露地表的地震地质条件下,选择合适的激发震源和适用于本区煤层结构的观测系统,在梧桐沟矿区进行二维地震勘探,可以有效地解决该区侏罗系煤层深度变化较大和煤层结构复杂等问题。     

多层采空区综合物探方法研究

随着开采条件的复杂化,煤层会存在2层或2层以上的采空区.为探查多层采空区存在条件下,预防煤层突水事件的发生,通过在山西朔州某矿区4 #煤层与9 #煤层的地面勘探数据分析,研究瞬变电磁法对多层采空区的响应特征.经对数据进行处理,绘制视电阻率平面图、断面图,结合地质资料和钻孔资料,并且与直流电法图件进行比较,可以推断出9 #煤层采空区的富水性强弱.探测结果表明,瞬变电磁法在地面探测多层采空区具有一定的效果,是解决煤矿水文地质问题的一种快捷、高效、安全勘查方法.     

三维地震勘探在山西原平盘道煤矿的应用

针对山西原平盘道煤矿勘探区地形条件复杂、煤层埋深浅、部分地区黄土覆盖、部分地区基岩出露等三维地震勘探不利因素多的特点,采用了小炮距、小道距、高覆盖次数宽频带接收的三维观测系统,数据处理时采用地表一致性振幅补偿、初至折射静校正等手段最大限度提高资料分辨率。通过本次勘探进一步查明了测区内主要可采煤层的赋存形态和深度,共解释断层31条,未发现地质异常体。     

超高密度电法在采空区勘探中的应用研究

为了探明煤矿开采塌陷地的采空区分布范围及破坏程度,以徐州经济技术开发区某采空区为例,采用超高密度电法在研究区共布设5条勘探线。根据获取的结果,对数据异常区进行合理解译进而对采空区破坏情况进行分析,最后推断出采空区的发育及分布特征。研究结果表明:勘探范围内3煤采空区、无名斜井及部分大巷位置、深度与已有资料基本吻合,采出率高,且形成连片的地下垮落空间,属充分采动;7煤采空区范围内未发现明显联通垮落带,采空区呈零星状分布,进一步证明了7煤煤层薄且属小窑开采,属非充分采动。研究结果可为相似地质条件下的采空区治理提供参考。     

极近距煤层矿压显现强度的间距影响规律研究

为分析浅埋近距煤层下工作面在通过上层采空区和遗留煤柱时矿压显现机理,合理确定支架支护阻力,对浅埋深、近距条件下煤层开采矿压显现强度变化规律与工作面支架阻力确定问题进行了探讨。结果表明:随着层间距的增大,支架阻力逐渐减小;当层间距小于15 m时,层间距变化对该工作面矿压显现变化影响较大;当层间距大于15 m时,层间距变化对该工作面的矿压显现变化影响较小。在采空区、煤柱与实体煤层下矿压显现呈现不同规律:采空区下来压步距9.8 m,最大工作阻力10 920 k N,动载系数1.3;煤柱下来压步距10.8 m,最大工作阻力11 065 k N,动载系数1.35;实体煤下来压步距12.2 m,最大工作阻力10 742 k N,动载系数1.39。     

瞬变电磁法在采空区勘探中的应用

玉泉煤业属于资源兼并重组整合高水害高瓦斯矿井,整合前井田内9号煤层已几乎全部开采（8号煤层踏空）,15号煤层已进行了大范围开采,分布多处大小不等的采空区,9号、15号煤层采空区内聚集了大量老空水,对矿井安全生产存在严重威胁。首采区位于原大花沟老窑采空区内,其采空区边界及积水范围不清,影响着首采面的布置及巷道安全施工。为查明首采区内的老空区边界及积水范围,在地面采用瞬变电磁法进行了勘探,基本查明了老空区边界及积水范围,并通过了井下巷道及钻场验证,对矿井老空区积水的防治提供依据和指导。     

丰达煤矿水文地质条件分析与防治对策研究

急倾斜煤层覆岩破坏发育规律较为复杂，其顶板导水裂隙带发育高度不完全可控，其浅部老空老窑积水易构成较大隐患。针对丰达煤矿急倾斜的二₁煤层，矿井安全生产面临较严重的浅部老窑积水水害威胁状况，通对分析矿井水文地质条件尤其是老空水和地下水水害威胁程度，提出了“地面井下相结合、探查疏放工作持续开展、老窑灰岩水害防治兼顾”的防治对策，开展井下泄水巷结合常规钻探疏放老空水同时对寒灰水进行探查，确保浅部老空水疏干放净和寒灰水安全带压开采，为矿井安全采掘和急倾斜煤层的探查与防治提供对策。