综合物探方法掘进面前方陷落柱探测中的应用

在井下煤炭回采时,发育的陷落柱会给采面布置、巷道掘进等带来较大影响,给巷道围岩支护、煤炭开采安全等带来较大威胁,因此对陷落柱发育位置及富水性等进行超前探测,对确保煤矿安全高效生产有显著促进意义。文章提出将瞬变电磁超前探测、瑞雷波超前探测综合应用到陷落柱探测中,对物探技术进行分析,并以山西某矿西翼回风大巷掘进为工程实例,对瞬变电磁超前探测、瑞雷波超前探测成果进行综合分析。综合物探发现掘进迎头前方22～55 m范围内有富水性较弱的陷落柱,后通过钻探方式验证了综合物探成果。现场应用表明,以瞬变电磁、瑞雷波为核心的综合探测技术可实现井下陷落柱构造的详细探测,成果可为巷道掘进、煤炭回采等提供较为可靠的地质资料,避免误揭陷落柱带来的各种安全风险。     

矿井瞬变电磁定点三维立体超前探测技术

为了对开拓巷道前方和回采工作面内部导含水构造进行有效的超前探测,基于现有的瞬变电磁探测技术,通过设计回采工作面和巷道掘进工作面定点的三维瞬变电磁超前探测技术,采用物理模拟方法对煤矿中典型的断层和陷落柱等导含水构造进行模拟研究,结果显示:这些典型导含水构造的空间范围和形态能够较准确的显示在三维立体图中。对平朔集团有限公司井工一矿19108工作面内部隐伏陷落柱进行了实地探测,验证结果表明:通过合理的设计三维探测角度,工作面内部的陷落柱能够在三维异常空间中准确地显示出来。     

瞬变电磁法探测陷落柱技术在袁庄煤矿的应用

淮北矿业集团袁庄煤矿31212工作面在回采过程中揭露一陷落柱,为保证安全生产,进一步查明陷落柱的影响范围及其富(含)水情况,采用瞬变电磁法对陷落柱进行了探测,确定了陷落柱的影响范围和导水性,为矿井安全生产提供了技术保障.     

盛泰煤业15202顺槽瞬变电磁探测富水性应用

为防止15202运输顺槽掘进期间出现突水事故,基于运输顺槽的地质条件可知,巷道开口125 m的位置处发育一个陷落柱,存在导通顶板岩溶裂隙水的可能,结合瞬变技术原理,在15202运输顺槽掘进100 m后采用瞬变电磁技术,进行超前区域富水性的探测,结合运输顺槽特征进行探测方案的设计。经探测在掘进迎头30 m位置处视电阻率的低阻异常现象较为显著,该区域存在着极大的富水可能,并经钻孔探测得到了验证。结果表明:掘进头前方30 m存在富水区域,瞬变电磁超前探测为巷道顺利掘进通过富水区域提供了保障。     

鹤煤公司九矿9-5陷落柱探查

鹤煤公司九矿9-5陷落柱面积大,具含水性,生产时不仅造成大量无效工时和材料投入,还给工作面正常回采带来重大安全隐患.只有准确探明陷落柱范围、深度、水源、导水性,重新布置工作面,合理确定防水煤柱宽度才是避免回采期间造成误透水的最佳解决办法.对32011工作面涌水水样进行了分析化验,在该工作面进行了无线电坑透CT扫描以及瞬变电磁综合物探,并对探测结果进行了钻探验证.     

寺河矿5310工作面底板突水危险性评价

以寺河矿5310工作面为背景,通过理论计算,得出水压分布在3.69~4.08 MPa,突水系数在0.0369~0.0408 MPa/m,小于临界突水系数0.06 MPa/m;并进行了瞬变电磁探测和钻探验证,结果表明,工作面内无明显低阻异常区域,不存在导水断层、导水陷落柱等导水通道,为奥灰承压水带压开采安全区,无突水危险性,可以正常回采。     

深部综放工作面过陷落柱水害防治措施及应用

3下7112工作面为田陈煤矿重点综放工作面,其受3煤顶板砂岩水及侏罗系砾岩水威胁。2015年4月25日工作面揭露陷落柱,为避免该工作面过陷落柱时遭受水害威胁,通过矿井瞬变电磁探测和井下钻探等方法,查明富水情况,开展综合水害分析,并针对水害威胁制订了防治措施。结果表明:通过全面考虑制订的措施行之有效,对于确保工作面安全回采具有重大指导意义。     

长沟煤矿15105工作面运输巷掘进瞬变电磁探水技术研究与应用

为保障15105工作面运输巷安全掘进通过含水陷落柱,采用瞬变电磁技术对陷落柱的含水情况进行探测。结果表明:陷落柱位于掘进迎头前方50m,为含水陷落柱,范围约为40m,瞬变电磁的探测结果与钻孔探测以及现场观测结果一致。     

矿井瞬变电磁全空间多匝小回线超前探水

介绍了矿井瞬变电磁法全空间探测的基本原理,分析了其在水害超前探测中的地质效果、井下干扰影响因素以及多匝小回线工作装置参数设计,实现围岩与采空区的富水异常区探测,巷道超前隐伏导含水构造预测及含水陷落柱勘查等。现场应用表明:对物探圈定的疑似低阻异常区域经钻探验证,钻探结果与物探判断一致,说明瞬变电磁法地质解释成果准确可靠,可为矿井防治水工作提供有效的技术支持。     

回采面导水裂隙带发育高度与富水性探测分析

为保障3203工作面在回采过程中不出现突水现象,根据工作面地质条件,采用理论分析与数值模拟相结合的方式,进行工作面区域导水裂隙带高度的分析,另外采用瞬变电磁的探测方法进行顶板导水裂隙富水性的探测分析作业。结果表明:3203工作面在正常区域回采时,导水裂隙带的发育高度约在52.6～60 m的范围内,在通过F_1断层区域时,导水裂隙带的最大发育高度为95 m;工作面顶板0～30 m范围,富水性较弱,顶板40～70 m的范围内,裂隙较为发育,该区域富水性较强。     

反射槽波探测陷落柱正演模拟及应用研究

在陷落柱发育矿井工作面设计阶段,需要利用现有一条巷道预先探测将要布置工作面的陷落柱情况,反射槽波法可以对巷道两侧一定尺度及位置的陷落柱进行探测。通过建立正演模型,采用数值模拟方法,研究反射槽波探测陷落柱的分辨能力,分析反射槽波准确探测陷落柱的影响因素,指导实际槽波资料的采集、处理与解释。研究表明,通过正演模拟反射槽波对陷落柱直径、不同道、炮间距、离巷道距离等参数可知,加密道炮间距可以探测长轴直径10 m和距巷道100 m的陷落柱一侧边界;反射槽波探测陷落柱实际应用以10 m炮距、5 m道距为最佳观测系统;反射槽波对工作面布置提供了可靠的地质保障,影响探测精度的因素较多,加密观测系统与绕射波偏移算法可提高准确度。研究成果可为陷落柱发育矿井工作面布置及巷道开拓提供技术参考。     

综合矿井物探方法在探查煤层构造的应用

采用2种矿井物探方法探明了工作面煤层中构造的发育情况以及构造在煤层底板的含/导水性。介绍了矿井槽波地震和音频电透视的基本原理和资料处理方法。根据工作面实际水文地质条件,研究采用槽波地震和音频电透视综合矿井物探方法进行探测。结果表明,槽波地震成果在煤层中发现陷落柱,音频电透视在陷落柱底板发育相对富水异常区。经过钻孔和回采揭露验证,槽波成果发现的陷落柱范围较准,横向精度较高;音频电透视成果在平面和垂向范围均较准。综合2种物探成果预测预报了回采工作面中构造及其含/导水性。研究为工作面防治水工作提供了参考。     

短工作面陷落柱无线电波透视探测研究及应用

为了准确查明回采工作面的隐伏地质构造,采用无线电波探测基本理论和层析成像方法,结合霍尔辛赫回采工作面的构造特点,建立了典型陷落柱正演模型,并基于SIRT算法对模型进行反演,研究其综合曲线变化特征与衰减系数变化规律特征;结合霍尔辛赫实际探测资料,准确预测了工作面内的隐伏陷落柱。研究结果表明:在场强、测点编号曲线平面图中,在均匀煤层中,场强值呈上凸圆弧形中心对称分布;当电磁波穿透陷落柱时,场强值会以陷落柱为中心,呈"V"型下凹对称分布;在相对衰减系数成果图中,陷落柱形成的异常区呈条带状分布,陷落柱呈条带状分布,通过横向、纵向交叉准确定位异常;当工作面较短时,可优化观测系统,加密观测可提高无线电波透视探测的纵向分辨率。     

导水陷落柱的水源判断及注浆治理

通过郭家山煤矿陷落柱治理方案,浅谈如何对导水陷落柱进行注浆治理,确保工作面回采时的安全。     

煤矿陷落柱槽波探查技术及应用

陷落柱是岩溶空顶塌陷的产物,也是影响矿井采掘衔接和安全生产的重要因素之一。为了提前查明陷落柱的赋存特征,避免工作面回采过程中无计划揭露陷落柱带来的人员伤亡和财产损失,针对典型矿井,制定标准煤岩样,展开室内试验分析,并选择合理的工程现场,展开槽波地震透射法和反射法勘探,最终,结合槽波速度法和能量法分析圈定陷落柱范围,通过探采成果对比研究该方法对陷落柱精准探查的适用性。结果表明:槽波透射法速度分析中,陷落柱的槽波速度与其裂隙发育情况和胶结程度密切相关,异常值难以准确界定;槽波透射法能量分析中,陷落柱的槽波振幅值衰减严重,可以依据衰减系数和相应计算方法,准确圈定陷落柱的发育范围;如果陷落柱与煤体交界面完好,与煤层夹角适合,槽波反射法速度分析可以准确划定陷落柱的边界。因此,槽波地震勘探对陷落柱构造的探测效果良好,能够有效指导矿井的安全生产。     

综放工作面快速过上松下硬陷落柱开采技术

针对五阳煤矿7803综放工作面开采受到陷落柱严重影响的问题,通过现场探查,得到47#陷落柱无存水、不导水,选择了强行推过的开采方案。采用FLAC2D数值模拟,分析了推进过程中工作面与陷落柱的围岩塑性区的变化。结果表明,工作面顶底板破坏范围可达到20 m,陷落柱周边的裂隙带由0.5 m发展到4 m,回采过程中陷落柱不会被活化。采用"陷落柱探测+超前注浆+浅孔放震动炮"煤机硬过的治理方法,实现了7803工作面的安全高效回采。     

采动影响下陷落柱突水治理与效果评价

为了减少陷落柱对煤矿生产安全的危害,以某矿3103工作面为工程背景,提出挤密劈裂注浆加固技术,采用UDEC方法模拟采动影响下注浆前后陷落柱塑性扩展及应力分布过程,并结合现场实践观测陷落柱注浆治理情况。结果显示,在采动影响下,采空区两侧及顶底板区域都形成了明显的岩层破坏,陷落柱内部塑性区在左侧边界处发育高度最大,陷落柱内部塑性区发育范围及破坏程度大于完整地层,但是通过对比注浆段发现并未形成明显塑性破坏区域,注浆效果对阻止岩层破坏有一定的作用;垂直应力发生改变并重新分布,在采空区位置形成应力卸压区,在采空区两侧形成应力集中区,应力变化区域并未影响到陷落柱边界及内部,故此时对陷落柱的影响较小;与未注浆对比分析,陷落柱注浆段应力变化更小,说明注浆对陷落柱内部岩体起到了一定的加固作用。现场实践结果表明,浆液将陷落柱大部分空洞、裂隙充填满,浆液形成网络骨架将陷落柱冒落的煤岩体黏结在一起,注浆效果良好。     

综放工作面过陷落柱影响区煤壁片帮防治技术

陷落柱影响区煤岩往往较为破碎,工作面回采过陷落柱时易出现煤壁片帮及冒顶情况,影响工作面安全开采。为保证工作面安全开采,以赵庄二号井2309工作面为工程背景,分析了综放工作面过陷落柱时的应力演化规律和顶板结构特征,通过采取分阶段细化工作面管理和重点区域超前注浆加固的煤壁片帮综合防治技术,有效预防了工作面煤壁片帮和冒顶。现场工业性试验表明,采取综合防治技术措施后,工作面煤壁整体直立平整,最多连续出现2个架片帮,片帮深度不超400 mm,没有出现漏顶现象;工作面推进速度为2.46 m/d,为正常区域的81.7%。     

巨厚煤层工作面底板突水危险性评价

为准确预测龙王沟巨厚煤层底板突水的危险性，运用五图双系数法对6煤层底板奥陶系灰岩水危险性进行评价，根据工作面底板破坏深度和底板水压资料，计算了带压系数和突水系数，采用Suffer软件绘制了底板破坏深度、底板保护层深度、底板有效保护层厚度、底板水压的等值线图，再根据三级判别标准绘制出带水头压力开采评价图。结果显示:井田西部和3个陷落柱异常区为危险区，井田中部为较危险区，井田东部为安全区。整体来看，龙王沟井田6煤层底板奥陶系灰岩发生突水的可能性较小。     

地震属性技术在小陷落柱精细解释中的应用

长期以来,陷落柱一直严重威胁着我国北方一些煤矿的高产高效安全生产及综合机械化采煤机组的正常运行。地震勘探作为陷落柱勘探的主要技术手段,在识别查明该异常地质体方面发展挥了重要作用。以往利用地震时间剖面和层拉平切片对陷落柱进行识别解释,仅对较大的陷落柱（直径大于50 m）反映特征明显,而对于小陷柱却无能为力。通过分析陷落柱的地震正演模拟、属性特征及实例认为,可以利用方差体、均方根振幅、弧长等地震属性技术对其进行精细解释,效果较好。