煤矿采空区地面探测技术与方法优化

为探明鄂尔多斯矿区采空区的分布范围及存在的安全隐患,采用高密度电阻率法、瞬变电磁法、EH-4大地电磁法和浅层地震法等4种地面采空区探测技术,通过野外数据采集、数据预处理(包括干扰信号剔除)和反演计算,作出视电阻率综合剖面和时间剖面,来解译采空区的几何和物性特征,建立了一套适合该区地方煤矿采空区探测的技术方法。结果表明:高密度电阻率法、浅层地震法适合近地表浅层采空区探测,探测深度小于200 m;瞬变电磁法适合中等深度采空区探测,探测深度小于600 m;EH-4大地电磁法适合大深度采空区探测,探测深度小于1 000 m。     

齐大山铁矿南帮含水构造带探测研究

为解决采空区突发涌水给矿山安全生产带来的安全威胁,以齐大山铁矿为研究对象,以高密度电阻率法含水构造带理论模型的正演模拟研究为基础,运用高密度电阻率法对采场南帮含水构造带的异常范围进行了圈定;运用瞬变电磁法进行了二次探测,并对高密度电阻率法所圈定的异常范围进行了验证。研究表明:含水构造带显示为低阻异常特征,在高密度电阻率法探测成果图中显示的两处低阻异常与含水构造带理论模型的正演模拟结果一致;同时,在瞬变电磁法探测成果图中显示的低阻区域均在高密度电阻率法所圈定的低阻异常范围内,二者相互验证,这两处低阻异常均为含水构造带的地球物理异常特征的显示,表明采用高密度电阻率法和瞬变电磁法组合识别技术可实现对隐伏含水构造带的先导性探测。     

EH4电磁测深在岩体裂缝探测中的应用

EH4电磁法是大地电磁测深技术之一,它利用天然或人工电磁场的测量,求取地下介质电阻率的分布规律,进而达到解决工程建设中的有关问题。应用EH4电磁测深法对某水电站坝址右岸坝肩岩体出现的裂缝进行探测,基本查清了该处基岩裂缝的空间展布规律及其下延深度,为工程设计提供可靠的科学依据。     

露天铁矿采空区综合探测方法研究与应用

综合运用高密度电阻率法和地震映像法对露天铁矿采空区进行探测,并对探测结果进行分析对比,弥补了单一高密度电阻率法存在探测盲区、易受干扰和单一地震映像法定位复杂的缺点,准确推测出露天铁矿生产区域地下40m范围内空区的分布特征,解决了露天铁矿地下采空区探测的难题。运用该方法,在本区域内共探测出空区3处,并划定其展布范围,为矿山的治理工作提供了可靠依据。     

综合物探法在平朔东露天矿铁路专用线煤窑采空区探测的应用

小煤窑的无序无证开采,形成的采空区等地质异常体常成为公路、铁路等工程安全施工和长久运营的安全隐患。为解决上述问题,本文通过对测区浅部采空区采用探地雷达和AGI高密度电法、测区深部采空区采用EH4电磁成像系统的综合物探方法,得到了采空区分布的剖面图,划分了重点异常区,取得了令人满意的探测结果,为后期有针对性、有目的性地对采空区进行治理提供了保障。     

煤炭科学研究总院唐山研究院矿山测量研究所EH－4电磁测深勘探系统

EH－4是全新概念的电导率张量测量仪,又称可控源变频大地电磁测量（Stratagem^MT）系统。它通过对地面电磁场的观测,来探测地下岩石电阻率的分布规律,重点解决浅、中深度范围内工程地质等问题。EH-4已成功应用于采空区探测,溶洞探测,构造、断层探测,探矿、找水等,（见图1-3）。     

高密度电法勘测技术在采空区探测中的应用

随着早期地下金属矿山的粗放式开采,相当一部分矿山采用空场法进行采矿,遗留的采空区未及时进行处理,存在着采空区分布范围、规模和现存状态不清的问题,采空区围岩稳定性对地表生态环境和矿山下部资源开发利用均存在极大的威胁。探明生产矿山历史遗留采空区赋存状态已迫在眉睫,高密度电阻率法在采空区、溶洞等异常地质体探测中具有结果精准、易于施工、低本高效等优点。某金矿6-1号矿体因民采采空区技术资料缺失,下部资源开采受到采空区威胁,采用高密度电阻率法对民采采空区进行了探测,结合开采地质条件对探测数据进行分析,共圈定采空区异常区域4个,和工程揭露充分吻合,证明了高密度电阻率法在采空区探测中的实用性。     

利用综合物探法精准探测弓长岭露天矿采空区

为了对弓长岭露天矿采空区进行精准探测,首先根据高密度电阻率法,利用温纳、偶极、单边三极等装置采集的探测数据划分了各类地质条件下单采空区和双采空区的高、低阻模型,通过对比分析电阻率的差异,实现了对水平方向密集排列和垂向分布采空区的准确探测;然后结合瞬变电磁法,利用重叠回线、中心回线、分离回线、框一回线等装置,建立了同一地质体的地质及地球物理识别模型,通过观测线圈瞬变磁场结构、频率随时间和空间的变化信息,对该采空区的位置和规模进行了精准探测;最后,为了准确测定采空区的位置、规模、顶板厚度等信息,对高密度电阻率法、瞬变电磁法的探测数据进行处理,并结合现场地质实际情况进行综合解译,形成了采空区分布断面图和平面图。探测结果表明：弓长岭露天矿存在3个浅部采空区和2个深部采空区,进一步说明,将高密度电阻率法与瞬变电磁法有机结合,实现了探测技术的优势集成,有助于实现对采空区进行快速、准确探测。     

EH4大地电磁探测技术在采空区探测中的应用

文中主要介绍了EH4大地电磁测深技术的基本原理和工作方法,以采空区以及浅部地层断裂构造与围岩的电性差异为依据,应用EH4大地电磁探测技术对采空区以及浅层断裂构造进行探测,结果表明,该技术可以对采空区以及对应的浅部地层断裂构造进行有效地探测.     

连续电导率技术在露天边坡下旧巷探测中的应用

采用EH4大地电磁探深法对边坡下面地下旧巷和地下采区进行了系统探测;确定危险区域,然后再适当补充工程钻探,由此可以避免大量工程钻探所带来高造价,达到节省工程投入的目的。介绍了EH-4电磁仪探测基本原理、探测结果判读准则,并结合工程地质特性对东露天矿采场探测结果进行了分析,找出危险区域,由此为矿山后续开采设计和安全生产提供了科学依据。     

地下转露天开采条件下某露天矿高陡边坡稳定性分析

某露天矿为地下转露天开采,在复杂工程地质条件和原地下采空区的综合影响下,露天边坡极易发生塌陷、台阶失稳等灾害,严重威胁露天矿安全生产。为研究地下转露天开采条件下某露天矿高陡边坡的岩体变形破坏规律,结合实际地质条件,利用Dimine-Midas/GTS NX耦合建立大型露天矿三维工程地质模型,并进行稳定性计算分析。分析结果表明:地下采空区顶板变形量较小,对露天矿边坡影响不大;南部强风化岩区域边坡位移量较大,边坡有向外"滑动"的趋势;开挖至-180m平台时,边坡安全系数降至临界值,并出现塑性区开始贯通坡脚现象;综合分析得出该矿山开采的临界水平为-180m平台。通过对该实例工程边坡的破坏机制分析,揭示了边坡变形破坏的主要因素,并为后续边坡治理提供理论指导。     

露天矿闭坑环境地质灾害危险性分区研究

基于露天矿闭坑前后地质灾害的分析，总结出我国露天煤矿开采至闭坑前环境地质问题与灾害主要有3个方面：① 露天煤矿开采将形成深大的矿坑及废弃矸石排土场.② 露天采矿形成的矿坑边坡及排土场边坡，由于地质构造、边坡岩体、地表水与地下水作用，采矿工程活动等原因诱发一系列诸如滑坡、塌陷、泥石流、周边地面变形、地裂缝等突发性或缓变性地质灾害.③ 露天矿开采引发生态环境恶化及缓变性的灾害.提出了露天矿闭坑环境地质灾害危险性分区的方法.并根据以上研究以抚顺西露天煤矿闭坑（矿坑）环境地质灾害危险性分区为实例进行了分区，得到了符合实际的结果.     

瞬变电磁在露天边坡下采空区探测中的应用

介绍了瞬变电磁法探测采空区的基本原理,结合抚顺东露天矿边坡下存在原井工旧巷,以致严重影响露天矿安全生产的现实问题,采用瞬变电磁法对露天矿北帮边坡旧采区进行了系统探测。根据探测结果进行反演,确定了危险异常区域,为进一步的钻探工作提供了理论支持,避免了由于盲目钻探所带来造价过高的经济损失,为露天矿的安全开采设计与安全控制提供了科学依据。     

无人机航测技术在大型露天采坑监测中的应用

在露天采坑深凹开采过程中,边坡形成结构破碎、坡度陡峭的高危临空面,极易促生崩滑地质灾害,深入研究快速、有效的监测技术,对有效防控边坡工程灾害和安全开采监管具有重要意义。研究采用固定翼无人机航测技术获取大型露天采坑三维点云数据,经点云去噪、剔除植被等预处理,生成露天采坑DEM数据,分析采坑的开采范围。根据DEM数据,提取矿山边坡坡度数据,开展边坡风险性分析。并利用露天采坑多期DEM进行差值,获取采坑相关变化量。研究结果表明：无人机航测技术可以快速、有效获取大型露天采坑的三维实景模型,能够为政府和企业开采监管提供可视化数据支撑|大型露天采坑的DEM数据,经地形分析提取坡度数据,可以有效发现边坡的崩滑现象,进行有效的监管。     

煤矿采空区无损探测方法研究

随着煤矿的兼并重组以及资源整合,致使小煤矿采空区成为煤矿安全开采的突出隐患,为了对小煤矿采空区进行精确的探测,采用无损探测（综合物探）法,研究了瞬变电磁法、高密度电法等原理、然后分别采用三维地震综合法、高密度二维地震法、瞬变电磁法和高密度电法对该煤矿进行了探测,研究得出,二维探测结果和三维综合探测结果,在空间上异常区域具有较高的吻合关系,然后根据该异常区域,在地面圈定了7个验证孔的坐标,由验证孔的工程勘探,验证了该煤矿采空区的位置以及形成采空区的原由,表明了综合物探法对煤矿采空区的探测是可行的、有效的,研究为同地质条件下小煤矿采空区的探测提供了技术支持。     

露天磷矿山大型斜坡箕斗运输工艺研究

以云南磷化集团有限公司昆阳磷矿二矿区为工程背景,在进行实地调研其具体地质采矿条件的基础上,通过理论分析、现场实测以及技术经济方案可行性论证等多种研究手段,探讨了露天磷矿山的大型斜坡箕斗运输工艺。结果表明：①与传统的单斗卡车运输工艺相比,大型斜坡箕斗运输工艺具有运输成本低廉、空气与噪音污染小、能耗低的优点,在采场垂直开采深度≥85 m的深凹开采阶段具有较大优势。②大型斜坡箕斗运输工艺初期投资较大,系统相对固定,工艺环节较多,在采场垂直开采深度<85 m的浅部开采阶段具有较大的应用局限性。相关的研究成果可为该矿区或类似条件下的露天采场运输工艺提供理论和技术上的指导和参考。     

边坡形变监测雷达在安家岭露天煤矿边坡安全监测中的应用

为提高安家岭露天矿资源回采率,计划在北端帮组织陡帮开采作业。为加强陡帮开采期间边坡监测工作,保证边坡稳定和人员安全,安家岭露天矿引进了地基合成孔径干涉边坡雷达监测系统。通过研究地基合成孔径干涉边坡雷达原理、技术特点及系统构造,分析陡帮开采期间边坡监测数据,及时发现了边坡变形区域,结合边坡巡视情况,确定变形原因。结果表明,该地基边坡雷达实现了对露天矿边坡大范围、高精度的实时自动化监测,满足露天矿边坡监测要求。     

矿井瞬变电磁与红外测温联合超前探测方法与应用

为了弥补矿井瞬变电磁法超前探测中存在的盲区,采用矿井瞬变电磁法和红外测温法进行联合超前探测,以实现掘进巷道前方准确预测预报。本文探讨了矿井瞬变电磁法和红外测温法两种超前探测方法的基本原理和联合探测的可行性,介绍了联合探测的数据采集及数据处理和解释方法,最后结合山东某矿-950m边界回风下山掘进巷道进行两种方法联合超前探测的工程应用,分析了联合探测的地质效果,并与实际巷道掘进揭露情况进行对比,验证了方法的效果。研究表明,利用矿井瞬变电磁法和红外测温法联合进行超前探测,可以取长补短,优势互补,有效提高探测精度,应用前景广阔。     

基于强度折减法及雷达探测法的破碎岩质边坡的稳定性研究

露天矿山断层破碎带附近的终了边坡的稳定性是矿山开采过程中重点研究对象,也是近年来国内外学者所研究的重要地质灾害之一。为了研究某矿山岩质破碎终了边坡的稳定性,以强度折减法为计算核心,采用雷达探测法提供基础岩体数据,并通过室内岩石力学试验法和结构面检测法等综合技术手段对该矿山两处破碎带（Ⅰ-Ⅰ剖面和Ⅱ-Ⅱ剖面）的岩体性质及边坡的稳定性分别进行了研究。结果显示: Ⅰ-Ⅰ剖面和Ⅱ-Ⅱ剖面的岩体力学参数均相对较低,但是边坡的整体性相对较好,且通过三维数值计算得出两个剖面的最大剪应变的变化均不大,且两剖面最大剪应变的位置均出现在终了边坡的底部,边坡的上部和中部均没有产生大量的应变集中现象;通过对该矿区进行数值计算得出两处破碎带随着矿区的开采,台阶坡面角设计为60°时,边坡的安全系数分别为1.61和2.41,两个边坡均处于稳定状态。     

某铜钼矿深凹开采边坡稳定性数值分析

为了确定铜钼矿深凹开采边坡稳定性,通过金地矿业铜钼露天采坑边坡工程现场地质调查分析及室内岩石物理力学参数实验,确定了该矿采场边坡岩体的物理力学参数。采用极限平衡数值模拟分析方法对该矿边坡的稳定性进行了计算分析,确定了现状边坡的稳定状态,为矿山采场今后的部分决策提供了参考依据。