基于钻孔瞬变电磁法的岩溶陷落柱综合判识研究

为了探查验证平沟煤矿一盘区三维地震勘探成果圈定的疑似岩溶陷落柱的赋存性和富水性,根据地面钻探探查分析疑似岩溶陷落柱赋存性,创新采用钻孔瞬变电磁法探查验证技术。提出了钻孔瞬变电磁探测分析、钻井液漏失量变化分析、相邻钻孔岩心柱状对比分析、区域岩溶发育规律及岩溶陷落柱发育特征的岩溶陷落柱判识分析技术。通过钻孔瞬变电磁成果分析以钻孔为中心径向30 m和两孔间60 m范围内岩层视电阻率变化情况,进而探查和验证钻孔附近岩溶陷落柱赋存性及富水性等特征。该方法可扩大钻孔探测范围,弥补钻孔“一孔之见”的劣势。     

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。     

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。     

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。     

瞬变电磁法在矿井采掘过程中的应用研究

通过分析瞬变电磁法的工作原理和矿井地质异常体的电磁场响应特征,提出应用矿井瞬变电磁法对常规物探方法较难探测的工作面顶、底板富水构造和巷道迎头超前富水构造的发育情况进行探测,并在某工作面巷道掘进头进行应用试验,应用结果与地面三维地震所确定的陷落柱位置及范围相吻合,能够有效指导生产实践。     

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。     

矿井瞬变电磁法在石墨矿中的应用

为了对石墨矿采空区及裂隙带富水性进行评价,开展了瞬变电磁法在矿井中的应用方式探究。结合矿井实际条件,将瞬变电磁技术应用到井下巷道内进行探测,采用多匝数和小回线(边长1 m左右)井下测量装置,对即将掘进的巷道迎头进行不同仰角全方位的数据测量;利用瞬变电磁视电阻率晚期公式计算不同方位的视电阻率,绘制同一仰角不同方位的扇形视电阻率剖面图,从而圈定前方的相对富水异常区。通过钻孔进行抽放水并验证,发现瞬变电磁法探测深度大约60 m左右,该方法可有效地预测巷道掘进迎头前方的含水异常,以及前方采空区的积水情况和裂隙发育区的含水情况,从而达到排查水害的目的。     

瞬变电磁法在长平煤矿构造探测中的应用

为探查长平煤矿巷道掘进中的隐伏构造,防止突水事件,基于矿井瞬变电磁法全空间"烟圈效应"理论,根据现场巷道地质情况,优化井下巷道顶底板的探测方向和角度,设计了超前探测方案,初步判断巷道前方存在隐伏含水构造异常区,通过对异常区进行超前钻探验证,确定掘进巷道前方存在陷落柱。实践表明,探查结果与巷道实际揭露情况基本吻合,肯定了瞬变电磁法在矿井含水构造探查应用中的有效性和实用性。     

复杂断层带富水性矿井瞬变电磁法探测研究

复杂断层带富水性的探测关系到矿井的采掘安全。探讨了矿井瞬变电磁法超前探测的基本原理与技术方法,分析了断层带富水性的地球物理响应特征,结合某矿巷道掘进前方断层带出水位置的矿井瞬变电磁法探测,提出了立体探测方案,对探测结果进行了分析解释,得到钻探验证。研究表明,利用矿井瞬变电磁探测技术可以有效地获得掘进巷道前方复杂断层带的富水程度、位置和范围,可以为掘进巷道防治水工作提供可靠的技术保障。     

瞬变电磁法在探测巷道前方富水性中的应用

瞬变电磁法对含水低阻体敏感,对探测巷道掘进前方水害隐患和确保巷道掘进安全是一种有效的物探技术手段。为探明巷道掘进前方水文地质条件及富水性情况,保证巷道掘进安全,鹤煤十矿应用瞬变电磁探测技术对1310底板抽放巷进行了探测。结果证明,瞬变电磁法对巷道掘进前方富水性的探测具有较好的准确性,可有效避免水害事故的发生。     

矿井瞬变电磁法小线圈装置的电磁场响应特征研究

研究小尺寸且方便在井下安装的瞬变电磁法探测装置,可为掘进巷道随掘随探和预报水害提供新思路。基于全空间瞬变电磁理论,采用三维时域有限元法进行数值模拟,探讨了小线圈激励获得的二次场响应特征和磁芯线圈接收的瞬变电磁响应特征。构建巷道掘进工作面前方含水断层地质-地球物理模型,研究了小线圈装置对含水断层的瞬变电磁响应特征,对比分析小线圈与常规线圈超前探测的效果差异。研究表明：小回线源激励产生的感应电动势衰减规律与常规发射线框对应的感应电动势随时间变化规律相同,磁芯线圈能有效地提高感应信号强度;小线圈装置与常规线圈装置探测应用效果良好,可以有效解释低阻区分布范围,探测结果与巷道掘进验证结果吻合。结合井下现场试验,验证了小线圈装置应用于矿井瞬变电磁法超前探测的适用性和有效性。     

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。     

矿井瞬变电磁法在煤矿中的探测方法及异常特征分析

基于矿井瞬变电磁原理,分析了固定平移法、转换角度法、综合法等矿井瞬变电磁探测工作方法及其适用范围。通过实例研究了断层裂隙水、充水陷落柱、采空区积水、导水裂缝带等矿井瞬变电磁探测异常特征,结果表明:矿井瞬变电磁对各个含水异常体的反应较为明显,且呈现出不同的异常特征。通过矿区井下含水构造实地探测和井下巷道超前探测跟踪试验,研究了瞬变电磁探测的准确率,统计得出矿井瞬变电磁整体探测成功率约为86.2%,是井下比较实用的探测水害的物探方法。     

煤矿采空区瞬变电磁超前探测波场成像研究

常规井下瞬变电磁超前探测技术存在体积效应,仅能确定富水采空区的方位,难以对其边界进行精确探测,为了查明朝阳煤矿9101巷道掘进前方的采空区及其富水情况,基于矿井瞬变电磁超前探测方法,采用瞬变电磁超前探测波场成像技术进行处理,结果表明,同传统全空间数据处理视电阻率结果相比,瞬变电磁超前探测波场成像技术能够确定采空区富水边界位置,波场曲线幅值同含水采空区出水位置对应较好,采空区的富水边界位置同全空间波场成像结果更为吻合。     

综合物探技术在大弯煤矿巷道超前地质预报中的应用

隐伏地质构造的超前预报是预防煤矿突水事故的关键。为查明龙岩市大弯煤矿+10巷道迎头前方构造的发育分布状况及富水性,在分析断层构造的弹性、电性等地球物理特征前提下,结合井下巷道现场实际生产环境,采用震波超前探和瞬变电磁法对+10巷道前方导水地质构造实施综合探测和分析。结果表明:地震与瞬变电磁综合物探方法较单一方法具有较大的成果解释精度优势,其现场观测可充分利用先实施的震波超前探测技术定位断层等构造位置,进而实施瞬变电磁超前探测技术予以补充验证,并根据电阻率异常判别其富水情况,能够为巷道施工和防治水措施的实施提供更准确的地质和水文地质参数。     

地面瞬变电磁勘查煤矿水害的能力分析

在瞬变电磁实际探测中仅以探测深度作为唯一条件,来片面衡量瞬变电磁仪器对目标水体的探测能力,具有一定的局限性。分析了判断瞬变电磁系统对目标体探测能力的必要条件,提出根据仪器参数、目标水体参数,采用三维有限差分方法计算出目标水体大地、背景大地二次感应电压;结合背景噪声,计算出有效探测时间;再通过比较有效探测时间内仪器分辨率与感应电压绝对差的大小,判断能否分辨出目标水体。采用该方法分析了EMRS-3型瞬变电磁仪对含水陷落柱、含水巷道、含水采空区、含水层模型的探测能力,验证了方法的正确性。     

朔州矿区岩溶承压构造水超前探放技术

为了预防矿井巷道掘进前方构造导通承压水而造成突水事故，在朔州国强煤矿采用瞬变电磁法“五横一纵”探测试验方案超前探测突水构造，分析剖面图、平面图及立体图，精确圈定导水通道及富水区位置，确定水害类型及关联性，在此基础上进行超前钻探探放水设计，提出岩溶承压突水构造超前探放措施。结果表明：矿井瞬变电磁法可以实现巷道掘进前方富水构造全方位覆盖探测，根据全方位数据形成三维立体图，以此分析富水区分布及联通情况，推断国强煤矿掘进迎头前方可能存在断层或陷落柱等地质构造，且与砂岩、灰岩等含水层联通形成岩溶承压构造富水区|针对高承压岩溶区水压大、水量足的特点，钻探探放水设计采取 “15横9纵”的加密钻孔布置方式，在孔口安装止水套管、闸阀、水压表、水门、三通、泄水短管及防喷逆止阀等安全装置，才能进行安全探放水工作，并及时进行安全分析，采取相应的安全措施，保证工作面的安全采掘。     

东胜煤田火烧富水区的瞬变电磁法响应特征及综合探查

通过瞬变电磁法正演计算东胜煤田火烧区在不同充水情况下的信号响应特征,得出充水火烧富水区主要表现为低阻的特性。利用该结论对东胜矿区某矿探测成果进行定性解释和评价,根据后期钻孔验证较准确的情况,认为该地区利用瞬变电磁法探测煤层火烧富水区可以以低阻区为解释目标。结合磁法探测,可以较准确地探查煤层火烧富水区的范围,为煤矿安全开采提供科学依据。     

矿井瞬变电磁法三维可视化探测陷落柱应用研究

基于矿井瞬变电磁法的基本理论,对综采工作面内陷落柱进行多角度方向探测,采用自然邻点方法对探测数据分别进行横向和纵向插值运算,用多个切片显示发育特征。此外,对探测数据进行三维空间插值,实现了陷落柱的三维立体显示。工程实例表明三维可视化显示能够准确判定陷落柱的发育特征及其赋含水性。     

深部巷道多元地球物理信息与地质异常特征分析

深部巷道多元地球物理勘探信息,可对前方岩性软硬变化及其富水性与断层构造等地质异常特征进行超前预报。巷道反射地震波法对岩性异常和断层构造等特征具有长距离、高分辨探测能力,且巷道地震波谱特征能有效反映岩性变化;巷道瞬变电磁法对前方岩层富水性变化反映灵敏;巷道直流电法具有精细识别前方岩性变化与岩层含水之间的相对特征。在同一巷道空间,采用多元地球物理探测信息与地质特征的融合分析,能够准确判定巷道围岩工程地质和前方地质与水文地质异常变化,为深部巷道安全高效掘进提供有力的技术保障。