瞬变电磁法在采空区煤层气抽采井选址中的应用研究

为给采空区煤层气抽采井选址提供依据,降低废孔率,采用瞬变电磁法对采空区地质资料不明区域进行试验探测。研究了瞬变电磁法在沁水煤田采空区及积水区探测中的适用性,对瞬变电磁发射频率、发射线框大小、发射电流进行了不同参数比对试验;通过对比不同网度条件下的探测成果,在勘查区网度选择20 m×20 m时探测精度较高且经济合理;瞬变电磁法可较精确地圈定采空积水区域,在抽采井选址中提前避开,从而提高钻井抽采成功率。     

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。     

瞬变电磁技术在探测红三沟煤矿井田内老窑积水的应用研究

呼图壁县红三沟煤矿井田范围内存在老窑且资料不详,老窑积水情况不明,严重影响煤矿生产安全。采用瞬变电磁技术对井田内先前老窑开采5号、7号、8号煤层形成的老空区的积水情况进行了探查,为降低地形起伏及近距离煤层开采对探测成果的影响,资料处理解释过程中采用地形校正及反演解释技术,取得了较好效果,为煤矿后期复工复产起到了重要的指导作用。     

瞬变电磁法在探查工作面上覆煤层采空区富水性中的应用

采用地质分析、瞬变电磁探测、钻探验证3种手段相互综合的方法来查明某矿9104工作面上覆煤层采空区的富水区域;通过已有地质资料分析工作面的水文地质情况,确定主要隐蔽水害主要是上覆4-1号煤层采空积水区;针对水害特征选取合适的物探方法,进行最佳的探测设计;根据回风巷、运输巷的探测数据绘制4-1号煤层视电阻率等值线成果切片,准确圈定积水异常区;通过钻探验证瞬变电磁探测成果的准确性。研究结果表明:瞬变电磁探测控制工作面宽度不超过200 m,顶板往上60 m高度内能够获得较丰富的数据,并随着高度的增加空白范围带越来越宽;采用多角度方向设计获取更多测线方向的数据利于绘制成果切片图。按照相对视电阻率值对上覆4-1号煤层采空积水区进行了定性评价,查明了其积水区分布范围。     

唐山沟矿近距离煤层采空积水区探测技术研究

基于唐山沟开采煤层12#上部地层的地球物理特征,通过合理布置点距、线距以及严谨的室内数据处理解释,运用瞬变电磁法小线框技术探测了测区内8#、11#煤层高低阻分布范围。根据唐山沟矿的水文地质资料及物探处理结果圈出测区内的采空区及积水分布范围。结论表明:采空区积水与围岩电性差异明显,瞬变电磁法能够圈定近距离煤层采空积水区分布范围,为煤矿安全生产及水文地质工作提供依据。     

〗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。     

基于瞬变电磁法在晋牛煤矿采空区积水的探测应用

本文针对晋牛煤矿2#及9+10+11#采空区积水等问题,通过现场调查和应用瞬变电磁法对井下采空区积水分布特征进行探测。本次勘查区面积1.38km²,测网密度40m×20m,完成物探测线28条,测点1785个;通过分析结果可知测区2#煤层采空积水区2处;9+10+11#煤层异常区5处;为下一步制定合理的探放水措施,解除采空区积水对矿井生产造成的影响,确保安全生产奠定了基础。     

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。     

瞬变电磁法探测浅层采空区的方法与应用

煤矿(积水)采空区等隐蔽致灾因素是煤矿安全工作的重点和难点。结合实例介绍了瞬变电磁法使用中心回线装置在探查浅层煤矿(积水)采空区隐蔽致灾危险源中有关野外施工方法及资料处理解释的方法技术,对比分析了晚期和全区视电阻率算法、阻尼最小二乘法和Occam反演方法,发现Occam反演结果较优,探测成果得到钻孔验证,结果表明较大发射线框的瞬变电磁法能探测煤矿浅层积水采空区。     

ZYWL-6000DS型定向钻机在小沟矿水灾害治理中的应用

为了排放B3、B4煤层+1 280 m老空区积水,消除B8煤层+1 190～+1 280 m水平采掘过程中水害威胁,前期施工多个普通钻孔进行排放。因普通钻孔定向性差,施工周期长,且出现多次堵塞,无法继续排放水。采用定向钻进技术,沿B4煤层底板、本煤层、顶板分别施工定向钻孔至老空区,通过试验对比,得出沿煤层顶板的钻孔排水效果好,最大出水量达140 m3/h,且未出现堵塞,是解决老空区积水的有效方法。     

古冲沟盆地区域煤层覆岩富水性瞬变电磁法探测技术研究

为了查明鄂尔多斯古冲沟盆地区域煤层覆岩富水性,了解古冲沟盆地区域覆岩水文地质条件,在分析覆岩瞬变电磁场特征的基础上,采用地面瞬变电磁法进行了试验研究,先进行了仪器一致性检查、背景噪声调查及参数选取等优化试验,然后依据试验结果对古冲沟盆地区域覆岩第四系地层、侏罗系-白垩系地层以及4-2煤层等富水性进行了点、线、面等多角度的探测结果分析。结果表明:鄂尔多斯古冲沟盆地区域地层由浅至深的电性呈稳定的"中(低)阻～高阻～低阻"的K型特征;瞬变电磁法优化后的参数为发射频率25Hz、增益1X、正方形发射线框边长240m;对古冲沟盆地区域覆岩探测发现第四系地层视电阻率值整体较低,富水性相对强-中等,而侏罗系-白垩系及4-2煤层视电阻率值整体相对要高,富水性弱或不富水。     

地面电法勘探在多层煤采空区积水探测中的应用

为了探测煤峪口矿307盘区8701、8703工作面3号、9号、11号、12号及14号煤层采空区积水情况,采用瞬变电磁法进行勘探,在其高压异常区辅助性布置激电测深工作,查明勘查区内主要8处采空积水区,积水区面积139760m~2,预计积水量99473m~3。     

上覆采空区积水煤层开采突水危险性研究

为了摸清王坡煤矿15号煤层开采是否受上覆3号煤层采空区积水威胁,理论分析了3号煤层与15号煤层之间主关键层的位置、基采比、关键层破断裂隙贯通的临界高度等参数,预测原始条件下开采15号煤层覆岩导水裂缝带高度为69.13 m;采用经验公式,计算得出原始条件下开采15号煤层覆岩导水裂缝带高度为64.82～86.76 m。采用双端堵水器试验法实测了3号煤层采动影响底板破坏深度为20.39 m;采用经验公式计算得出3号煤层采动影响底板破坏深度为19.44 m。由于3号煤层与15号煤层之间平均间距为88.02 m,且大采高和放顶煤开采的垮落带和导水裂缝带高度要比分层开采高,经综合分析得出,开采15号煤层将面临上覆3号煤层采空区积水威胁,开采前需对上覆3号煤层采空区积水进行疏放。     

矿井TEM多匝小线框基于“烟圈”扩散角观测系统设计

通过对瞬变电磁"烟圈"扩散理论进行应用,以目前国内瞬变电磁多匝小线框探测装置观测系统中多采用的45°扩散角为研究对象,设计特定的观测系统对"烟圈"扩散角进行试验,并对试验数据进行精细化解释,再根据现场验证结果对试验成果进行对比、分析,确定矿井瞬变电磁多匝小线框探测装置实际扩散角,并以此试验结果进行矿井瞬变电磁观测系统设计,并进行适应性分析。可以看出,经过对矿井瞬变电磁多匝小线框探测装置"烟圈"扩散角的确定,并据此进行的观测系统设计,可满足探测前方对煤层顶、底板赋存的含水地层需求,并消除了过去因"烟圈"扩散角而引起的探测空白区。     

上覆不明采空区突水危险性分析及积水范围探测

针对整合矿井上覆不明采空区工作面易发生老空水害的工程难题,以重组整合矿井胜利煤矿太原组10号煤层开采为例,运用力学模型分析、经验公式计算以及数值模拟方法,综合分析研究了10号煤层及上覆6号、2号煤层开采后的导水裂隙带高度、底板破坏带深度情况。研究结果表明:10号煤层及上覆6、2号煤层开采后的最大导水裂隙带高度分别是54.94、30.49、33.67 m,最大底板破坏带深度分别是12.24、3.12、1.25 m,基于其相对空间位置,判断出2号煤层采空区积水不会影响10号煤层开采,而6号煤层采空区积水会直接进入10号煤层,对10号煤层安全生产造成重大影响;利用调查资料、地面物探、井下物探相结合的方法对6号煤层不明采空区积水范围进行了精准确定,为后续钻探放水提供了依据,为相似工程条件下上覆采空区突水危险性分析及积水范围探测提供借鉴。     

基于EH-4的采空区积水探测与治理

阳湾沟煤矿6203区6号煤层由于历史上开采不合理,上覆采空区可能存在积水隐患,造成后续开采困难。应用EH-4在地表进行采空区探测:3块采空区中6203房采采空区位置最低,与原6201、原6202采空区相互贯通,且与原6201采空区最近距离仅6 m,开采导致的贯通使采空区的积水会由原6201、原6202工作面采空区通过贯通处流向6203房采采空区内,导致采空区内积水。为了保证6203工作面的安全开采,有必要对房采采空区内的积水情况进行打钻探侧,结合地质资料推断并论证了采空区积水的属性特征,确定了井下采空区积水范围和探放水方案,实施了探放水,实现了6203采区6号煤层的安全开采。     

综合物探方法在煤矿采空区积水勘探中的应用

塔山煤矿开采煤层上下部均有采空区存在,如果采空区积水严重,会导致煤矿生产存在巨大安全隐患。为查明采空区积水的范围和位置,采用瞬变电磁法和高密度电阻率法相结合的综合物探方法开展研究。在已知采空区表面对仪器的观测时窗范围、关断时间、采样延时、发射电流、叠加次数等参数进行测试,采用瞬变电磁法对矿井表面进行大面积勘探,通过综合分析发现疑似采空区积水区,在疑似采空区积水区安排高密度电阻率勘探。结果表明：勘探区存在8个采空区,位于目前开采的8#煤层上方,采用高密度电法和瞬变电磁法的综合地球物理方法,可以准确获得采空区积水区的范围和位置。     

矿井瞬变电磁多匝回线电感影响消除及曲线偏移研究

小线框瞬变电磁近年广泛用于煤矿井下水害探测,但多匝回线自感和互感作用使早期时间道信号严重失真,小边长线框的固有过渡过程使晚期时间道信号显著抬升,均会对资料的处理解释精度带来干扰,为解决这一问题,通过分析矿井与地面瞬变电磁曲线的差异,分两步给出了消除小线框影响的方法。结合理论推导得出的多匝回线电感公式与实测电流-时间导数的关系,计算出需要消除的电感电动势,可消除早期信号中的小线框电感影响;引入曲线偏移概念,利用衰减曲线斜率与时间项指数幂项的相关性,以正演曲线为拟合目标,可在一定程度上修正晚期信号受到的线框固有过渡过程影响。通过对大量不同类型的矿井水害探测实测资料处理,结合钻探等其他实际地质信息,证明该方法可有效获取有利于精确反演解释的数据,使矿井瞬变电磁数据处理不再需要引入经验参数。     

开采煤层上方老空区积水的防治技术

 矿井下水平煤层的开采须重点防治上水平的老空区积水。本文通过分析凌志达煤矿3号煤层老空区积水对开采15号煤层的影响,介绍了凌志达煤矿在防治老空区积水方面所采取的技术措施,详细介绍了探放水技术参数、探放水过程中所遇到的问题及经验教训,并提出了防治老空区积水的建议     

矿井瞬变电磁超前探测盲区的研究和应用

矿井瞬变电磁探测在煤矿超前探测中广泛应用,一般现采用的边长为2 m的小线框,其探测盲区为25 m左右,瞬变电磁超前探测方便、快速,一般井下施工时间约为15 min,不耽误煤矿掘进速度。若采用1 m多匝小线框,其探测盲区会大大缩小,其最大探测深度也会变小,但是若两种装置重复探测,就可以使盲区变小,最大探测深度不变,而且施工时间增加10 min左右。这样将更准确提供较全面的迎头地质情况。通过某矿一个超前探测,做了进一步验证,说明两种线框重复探测具有实用价值。