采场围岩变形与破坏监测技术研究进展及展望

深部煤炭资源开发面临更多复杂、多变、高难的开采地质问题,采场围岩形态结构是矿井安全生产的重要评价指标之一,开展采场围岩变形与破坏测是判别矿井隐蔽致灾地质问题的重要技术保障。在煤炭工业快速发展的近20余年时间里,围岩体形变监测技术取得了长足的进步,基于矿山采场围岩体变形与破坏的影响因素,按照监测形式对监测技术进行了划分,归纳了当前用于矿山采场围岩变形与破坏监测的钻孔测试技术、地球物理探测技术、光纤监测技术及其他测量技术及其特点,结合煤层顶底板、巷道两帮空间监测的工程应用实例,介绍了不同监测技术的主要进展、优缺点以及适用性,讨论了探测技术的革新趋势和未来矿井安全生产中采场围岩变形与破坏监测技术的发展方向。同时,也认识到现有监测技术虽然已取得显著的监测效果,但是仍不能够满足矿井现代化、智能化生产需要。对于监测技术的进步而言,既需要技术装备的不断优化,更是要跨学科、跨专业科学技术理论的完善与更新。在当前地学大数据、云计算、人工智能新一轮科技创新基础上,今后采场围岩变形与破坏的监测技术必然向多元化、多参数、智慧化、全程监控的方向发展,监测方式也将不断地向可视化、动态化的监测预警模式过渡,融合监测技术发挥多参数的作用将越来越重要。     

深厚煤层开采底板变形特征的光纤监测研究

煤层工作面采动会引起采场底板应力场重新分布,发生煤岩体的变形与破坏,准确掌握其时空发育特征对底板突水预测具有十分重要的意义。为了探究大埋深特厚煤层开采底板岩层裂隙场的发育规律,依托准格尔煤田某矿开采工作面,采用井孔光纤应变测试技术开展室内岩石压裂测试并实施底板监测,获得了大采高底板下不同深度岩层随工作面推进的应变变化曲线及特征。结果表明:光纤监测技术可有效捕捉深部煤炭开采底板岩层破坏特征,特别反映出在垂向分布上通过应变与岩层对应关系可得到底板裂隙场发育具有一定的分层性,其分布主要受地层结构影响,并且破坏优先发生于软弱岩层和软、硬岩层交界面附近。且通过1#、2#钻孔应变特征综合分析61101工作面受采动影响底板最大裂隙发育深度为21.5 m。     

利用综合物探方法探察山区河床地质条件

河流河床地下空间地质条件是地下管道等隐伏工程跨河段施工的关键,必须对其下伏岩层条件及其含水性、岩层破碎特征等进行超前探察与判断。基于并行电法探察技术,构建河床地质条件计算模型,利用正反演方法得出河床模型地断面的电性特征,并利用瑞雷面波辅助实施综合探察。通过现场工程应用,综合探察取得了良好的应用效果,试验区内岩层受河流侵蚀比较明显,河流的渗流范围大,宽30 m、深度在20 m左右,测区内破碎带呈条带状分布,范围较大,厚度不一,深度在10~15 m的范围内,物探解释与钻孔揭示地层条件对应一致性好。研究结果表明,综合物探方法能够有效探察山区河床地层的分层性、层厚、分布范围、河流的渗透范围等地质条件,为河床下伏工程施工技术措施制定提供依据。     

瞬变电磁重叠覆盖超前探水模拟测试研究

利用瞬变电磁法在掘进工作面开展连续重叠覆盖的超前探水方法试验研究,通过相似模拟试验结果表明,该观测系统采集数据量大,能够较准确地探查采掘工作面前方富水异常区域和范围,为井下水害预报和防治提供有效的技术指导。