煤巷掘进含水地质构造探测仿真及参数分析

 为了研究激电法在煤巷掘进面的超前探测技术及其可行性,首先分析了煤巷掘进面含水地质构造的危害,建立了含水地质构造的简化物理模型;并将其转化为便于研究的等效电路,进而构建了含水地质构造的激电模型;然后,将激电模型接入地质异常体仿真探测模型中,得出在激电模式下含水地质构造的视电阻率 和 值的变化曲线。从所得曲线中可以看出：仿真探测结果参数与激电模型预设的电性参数基本一致,从而印证了电法探测的基本思想,并为开发以煤（岩）激发极化效应为基础的电法超前探测仪器提供了可行性前提。     

采煤工作面内隐伏陷落柱的综合探测与治理技术

通过数值模拟正演对西山矿区断层、陷落柱、灰岩含水层等典型的地质异常体模型进行了分析,得出地质异常体的瞬变电磁响应规律。研究结果表明：采用瞬变电磁法在井下巷道中探测断层时,断层面与掘进工作面端头激发源的距离对探测结果影响较大;探测含水层时,探测效果受到激发源所在岩层的厚度、电性特征,以及含水层电性特征、含水层与源点的距离的影响,含水层与邻近岩层的电性差异越大,探测效果就越明显;探测含水陷落柱时,感应电流密度中心逐渐向陷落柱中心移动,最后重合;不含水陷落柱的瞬变电感应电流密度中心向远离陷落柱的方向移动,直到完全衰减。陷落柱与激发源所在岩层应当存在一定的电性差异,激发源所在岩层的电阻率值至少应为陷落柱岩性电阻率值的2倍。

     

基于阻容网络的聚焦双频激电法精准探测正演模拟

为认识聚焦双频激电法煤巷综掘探测含水地质构造异常激电特征,减少传统阻容网络物理模型实验模拟系统误差,提高正演模拟测试精度,依据煤巷含水地质构造实际工况条件和聚焦效应探测机理,搭建地电测试探测模型及与其等效的阻容网络模型,利用Matlab软件Simulink组件中SimPowerSystems模块精准构建探测系统仿真电路模型。通过改变阻容网络模型参量,模拟含水地质构造探测视电阻率和视幅频率变化规律。仿真实验结果表明：随测点距掘进断面距离的增加,视幅频率逐渐增加,而视电阻率逐渐减小,在测点距掘进断面48m处,视幅频率达到19.7%,视电阻率达到571.5Ω·m,即测点越靠近含水异常体,其激电效应异常越为明显。     

变频法煤巷超前探测仪接收模块仿真

变频法煤巷超前探测仪是一种基于双频激电法煤巷综掘超前探测技术的物探仪器,用于探测并预报煤巷掘进面前方隐伏的有害地质构造。该仪器主要由发射模块和接收模块组成。利用Simulink建立了变频法煤巷超前探测仪接收模块的仿真模型,并将其发射模块产生的模拟激发电流接入该模型中,可计算得到探测预报所需的激电参数,从而印证仪器接收模块结构设计的正确性,为仪器样机的开发提供了依据。     

井上下立体综合探测技术在煤矿水害防治中的应用

以某矿1310工作面为例,通过三维地震勘探,探测断层和陷落柱等隐蔽地质构造初步圈定了疑似断层和陷落柱异常区域;为了进一步确定地质构造异常真实性及富水性,采用井下瞬变电磁探测法,根据视电阻率值的异常来判定地质构造异常体的富水性。通过井上下立体综合探测技术基本查明了异常区的位置、分布范围和富水情况,为煤矿安全生产提供了保障。     

交流聚焦激电法煤巷超前探测阻容试验模拟

频域激电法已经在地面及隧道探测中获得广泛应用，为能够用于煤矿井下综掘工作面的超前探测，将其发展为动态电场激励法，根据面极化单元体激发极化机理，推导面极化单元模型等效网络与双电层电容器的等效性，由典型有害地质构造理想化物理模型，搭建等效的阻容网络模型。通过对比分析给定参数的简易阻容模型激电效应测试与理论仿真结果的一致性，验证动态电场激励法原理样机测试装置的可行性和准确性。由电阻定义和面极化阻抗频率特性理论，确定煤巷围岩介质阻容模型参量，以超前探测仪原理样机发射双频调制方波电流信号为激励，经典型有害地质构造等效阻容网络，由高精度数据采集仪进行数据采集与处理，得出激电效应特性变化规律。     

超宽综采工作面隐伏陷落柱探测技术研究

针对宽度超过260 m的超宽工作面内部可能存在的隐伏陷落柱,对工作面的安全回采带来严重影响的问题,首先采用矿井音频电透视技术对工作面顶底板40 m范围内导含水地质构造体进行普查,为探查钻孔提供靶区,然后在疑似陷落柱区域使用矿井高密度电测深法圈定陷落柱范围,为后续治理工作提供精确参考资料。通过对平朔公司井工一矿19108工作面内部隐伏陷落柱构造进行探测,结果表明：这两种组合物探方法能够较准确定位到宽度达300 m工作面内的陷落柱,在成果图中均呈现低阻反映,也说明了综合物探方法是提前探测工作面内部导含水地质构造的有效技术手段。     

透射槽波在煤矿陷落柱探测中的应用

分析了常规物探手段探测陷落柱时存在的缺点与不足,介绍了透射槽波探测的方法原理,通过煤矿陷落柱模型的3D数值模拟,采用CT成像技术研究,证实了透射槽波对煤矿陷落柱探测的可行性。以山西某矿陷落柱探测为例,探测成果的探采对比表明:透射槽波探测技术是探测煤矿工作面内部陷落柱的有效手段,该方法具有良好的应用效果及发展前景。     

煤巷含水地质构造双频激电探测阻容模拟试验

为研究煤巷含水地质构造双频激电探测中的频域激发极化特性变化规律,指导动态电场激励法开展煤矿井下工业性试验.据面极化体激发极化机理,分析煤巷围岩介质激电效应等效电路,搭建含水地质构造物理模型等效的阻容网络.根据给定参数的简易阻客模型激电效应试验与理论计算结果,确定最佳探测模拟测试方案,模拟不同规模含水地质构造激电效应探测过程.结果表明:当测量电极靠近含水异常体时,视电阻率逐渐减小,而视幅频率逐渐变大;当异常体规模由大变小时,在相同测点处视幅频率减小,而视电阻率增大,当测点距异常体2 m处,测得的视幅频率由11.68％变为9.35％,而视电阻率由312.07 Ω·m变为320.37 Ω·m,即视幅频率对异常体规模变化更为敏感.     

陷落柱地震响应的物理模型研究

陷落柱的探测是物探工作的重要地质任务,一般地面探测使用常规三维地震勘探方法,但人们对陷落柱的地震响应的认识并不充分,勘探效果并不理想,为研究陷落柱的地震响应,使用建立模型进行物理模拟的方式进行研究,制作了物理模型并进行了采集、处理和剖面分析,得到了陷落柱地震响应的感性认识.     

基于反射波法勘探的陷落柱结构分析

为掌握陷落柱赋存状态和内部结构,基于地震勘探反射波原理,采用理论分析和现场实践相结合的方法,建立了陷落柱正演模型,对陷落柱成因及探测方法进行研究。研究表明:1)赋存陷落柱需满足岩层条件、水作用条件和构造发育条件,可溶性岩体在流水和应力相互作用下坍塌垮落,形成陷落柱。2)陷落柱物理特征中的电性、磁性、放射性及波阻抗表现出差异性,是勘探的基本原理。3)对内部为均匀体结构的陷落柱模型正演,得到其在地震时间剖面上的响应特征,从而对陷落柱位置和形态判读。该研究可为类似条件陷落柱地震勘探提供一定的指导。     

矿井陷落柱构造震电联合探测与识别应用研究

矿井隐蔽致陷落柱构造的探测结果与准确度成为矿井物探技术发展的必然趋势,综合探测技术是小构造探测与识别技术方法之一,由于多种不同地质条件的限制,精细、精准确定空间参数成为研究的重点。余吾煤业在南五采区进行了地面三维地震、瞬变电磁和直流电法等综合探测方法,震电联合探测技术解决了矿井陷落柱构造空间参数和富水状态准确探查的问题,为矿井安全和智能化开采提供了地质保障。     

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。     

晋城寺河矿区陷落柱及导水性探讨研究

利用地质资料建立了寺河矿区陷落柱物理模型和数学模型，并对其结果进行了分析，用三维地震和各种电法手段对陷落柱及导水性进行了探测，并对其地震波场特征及原始记录识别做了进一步分析研究。     

掘进巷道前方陷落柱的综合探查

紫晟煤业矿井地质构造复杂,断层、陷落柱极为发育.为合理布置采掘工作面,避免无效掘进进尺,需对断层及陷落柱进行超前预判分析.本文以2-109工作面陷落柱的探查分析为例,运用钻孔探测、坑透验证的方法,论述了陷落柱的探测分析过程,对同类型矿井探查陷落柱发育范围具有一定的借鉴意义.     

掘进巷道前方陷落柱的综合探查

紫晟煤业矿井地质构造复杂,断层、陷落柱极为发育.为合理布置采掘工作面,避免无效掘进进尺,需对断层及陷落柱进行超前预判分析.本文以2-109工作面陷落柱的探查分析为例,运用钻孔探测、坑透验证的方法,论述了陷落柱的探测分析过程,对同类型矿井探查陷落柱发育范围具有一定的借鉴意义.     

山西古交矿区瞬变电磁法解释参数研究

为研究山西古交矿区地层电性参数,提高瞬变电磁探测异常区的解释精度,以古交矿区屯兰煤矿瞬变电磁探测结果为研究对象,采用探采对比和统计学原理进行研究分析。研究结果表明该研究区低阻异常区的门槛值为5Ω·m,高阻异常区的门槛值为200Ω·m,高于200Ω·m应解释为陷落柱,当达到260Ω·m时应解释为断层。     

基于槽波层析成像的陷落柱定位研究

在煤矿井下地震勘探中,由于检波器和震源只能在巷道内进行布置,造成了观测系统的布局和分布特点受到限制。为了更好地探测煤矿进行实际异常的地质构造,确保矿井安全生产,采用槽波层析成像的方法对陷落柱定位进行研究。研究了陷落柱对煤层波场的影响,得出陷落柱对体波成分影响相对较小,而对瑞雷型槽波Rx和Rz分量的影响却相对较大;又对陷落柱速度成像和陷落柱能量成像进行了研究,研究验证了槽波层析成像技术在陷落柱分布范围定位中的准确性,研究为煤矿井下陷落柱地质构造的勘探提供了技术支持。     

辛置煤矿2-216工作面涌水陷落柱的防治实践研究

陷落柱是一种特殊地质构造,它对采掘工作面的合理布置、生产带来严重困难,本文通过对辛置煤矿涌水陷落柱的揭露、探测、治理过程介绍,改变了人们对陷落柱的认识、观点,同时在2-216工作面陷落柱的揭露、探测、治理过程中,取得了丰富的治理经验,为今后治理霍州地区涌水陷落柱提供了可借鉴经验。     

大采深回采工作面陷落柱探查及治理技术

文章根据陷落柱的结构特性,综合物钻探技术,对大采深回采工作面的特殊地质构造进行探查,并对探测出的异常区进行钻探验证,对揭露出的陷落柱通过钻孔注浆进行加固治理,为深井高承压水矿井陷落柱的探查及治理提供一种有益的思路。