煤矿隐蔽灾害井下精细探测技术方法与优化

为了预测煤矿掘进工作面和采煤工作面附近区域的含水体、采空区或构造等地质异常体,采用瞬变电磁法、直流电法、瑞利波法、反射波法、音频电透视法和无线电波法等6种井下探测技术,通过井下数据采集、处理和反演计算,形成可视化图件,来解释矿井含水体、采空区及构造等地质异常体的范围和位置特征,建立了一套适合煤矿采掘过程中井下物探动态监测水害的技术方法。结果表明:对于掘进工作面,采用瞬变电磁法或直流电法可以较好地超前跟踪探测前方各类含水体;采用瑞利波法或反射波法可以较好地超前跟踪探测前方边界明显的构造、采空区等地质异常体;对于采煤工作面,采用瞬变电磁法或音频电透视法可以较好地探测采煤工作面区域各类含水体;采用无线电波透视法可以较好地探测采煤工作面区域构造等地质异常体;对于已掘巷道,采用瞬变电磁法或矿井直流电法可以较好地探测巷道区域各类含水体;采用瑞利波法或反射波法可以较好地探测巷道区域边界明显的构造、采空区等地质异常体。     

基于矿井电法的水害超前探测技术的研究

 在煤矿巷道掘进过程中,极易遇到断层、裂隙等含水构造以及采空积水等含水体。为了对前方各类含水体进行有效的预测预防,消除突水的潜在威胁,保证煤矿的安全掘进,本文以煤矿超前探测应用最广的矿井瞬变电磁法和矿井直流电法探测技术为例,通过井下超前探测数据采集、数据预处理和反演计算,形成电阻率剖面图,来解释巷道掘进头前方含水情况,建立了一套适合煤矿掘进过程中超前预报含水体的技术方法。结果表明：矿井瞬变电磁法可以多角度多方位探测,对大、中型含水体能较好的圈定分布范围;矿井直流电法对正前方进行探测,抗干扰能力强,对小型含水体能较好的区分距离;综合采用矿井瞬变电磁法和矿井直流电法对各类含水体探测更为精细。     

基于矿井电法的矿井水害超前探测技术研究

为了对煤矿巷道掘进前方各类含水体进行有效的预测预防,消除突水的潜在威胁,保证煤矿的安全掘进,文章以矿井瞬变电磁法和矿井直流电法探测技术为例,通过井下超前探测数据采集、数据预处理和反演计算,形成电阻率剖面图,来解释巷道掘进头前方含水情况,建立了一套适合煤矿掘进过程中超前预报含水体的技术方法,结果表明:综合采用矿井瞬变电磁法和矿井直流电法对各类含水体探测更为精细.     

矿井瞬变电磁法富水体超前探测原理及应用研究

由于对煤矿工作面顶底板和掘进工作面前方富水构造情况不清,导致近年来煤矿井下水害频发。介绍了矿井瞬变电磁法超前探测原理、井下探测工艺、数据采集和资料处理流程,总结出富水异常体解释和划分方法。应用YCS40矿用本安型瞬变电磁观测系统对霍州煤电集团文明煤矿掘进工作面进行了超前探测研究,结果表明矿井瞬变电磁法能够比较准确地预报掘进工作面前方100 m内的富水异常体。     

多种物探技术联合探测矿井水害

为了获取受水害威胁较严重的闽西南地区煤矿探水效果及物探技术有效参数,采用矿井直流电法、网络并行电法和矿井瞬变电磁法,对福建某煤矿+40 m水平巷道掘进工作面前方进行了联合探测,并对含水低阻异常体探测结果进行了对比分析,经后期掘进验证,超前探测结果较为准确。实践表明:网络并行电法比传统直流电法超前探测效果更好;矿井瞬变电磁法对低阻含水体响应灵敏,且对高阻体(层)具有较强的穿透能力;多种物探技术联合探测,可以相互补充验证,探测精度较高。     

基于矿井地震波法的地质超前预报技术研究应用

为了在煤矿工作面掘进过程中预报掘进头前方断层、陷落柱以及采空区、采空巷道等地质构造分布情况,实现煤矿巷道的安全掘进,采用矿井地震波法(矿井反射波法和矿井瑞利波法)探测技术,通过井下波形数据采集、数据预处理和反演计算,形成波剖面图和频散曲线,来解释巷道掘进头前方异常的范围和位置特征,并建立了一套适合煤矿采掘过程中超前预报地质构造的技术方法。结果表明:对于矿井反射波法,对断层、裂隙等构造以及煤岩分界面等单一边界情况探测分辨率较高;对于矿井瑞利波法,对采空区、空巷、空洞等复杂边界情况反映更灵敏;综合采用矿井反射波法和矿井瑞利波法,对各类地质构造探测更为精细。     

采掘前方瓦斯异常及小构造超前探测技术

运用矿井地震反射波、矿井直流电法及矿井瞬变电磁法探测技术,通过对新景矿8号煤层东三系统巷掘进工作面前方小构造进行超前探测,明确了工作面前方瓦斯富集异常或煤层裂隙发育区,进一步提高了对矿井巷道前方地质异常的预报精度。     

超前探测灾害性含导水地质构造的直流电法

通过研究矿井直流电法7电极系探测装置系统,成功开发出煤矿掘进巷道顺层超前探测含导水构造的直流电法探测方法,解决了较长距离定量预测煤矿掘进工作面前方灾害性含导水构造及其位置的难题。通过深入研究地层层状空间的影响及消除方法、地层各向异性的影响及消除方法、测量电极M、N附近的影响及消除方法、掘进巷道非正前方的影响及消除方法等资料处理技术,获得了掘进巷道（或隧道）工作面前方地质异常体的电性异常分布信息,能定量解释掘进巷道前方0~140 m内灾害性含导水地质构造及其位置。     

采煤工作面水害电法精细探测技术

为了避免工作面回采过程中形成突水威胁,在工作面形成通风系统后,通过采用矿井瞬变电磁法和矿井音频电透视法等较为成熟的工作面内部区域电法探测技术,对工作面区域富水性进行有效监测,建立了煤矿工作面回采前预报含水体的精细技术方法。结果表明:矿井瞬变电磁法可以多角度多层位探测,对工作面顶、底板方向不同深度含水体能较好的圈定分布范围;矿井音频电透视法可以单层位定向探测,对工作面内部煤层层位进行较好的圈定含水体;综合采用矿井瞬变电磁法和矿井音频电透视法对工作面内部区域进行全面的探测,可以实现工作面区域全方位精细探测。     

瞬变电磁法在预测任楼矿导水陷落柱中的作用

将地面瞬变电磁法应用于煤矿井下，探测任楼煤矿某工作面底板导水陷落柱的形态及位置，并对矿井瞬变电磁法探测技术、资料解释结果和矿井瞬变电磁法特点进行详细分析。应用效果证明矿井瞬变电磁法技术对探测煤层底板导水构造是一种行之有效的方法。     

瞬变电磁法在探测工作面顶板富水性中的应用

针对红柳林煤矿生产和建设中存在的5#煤层顶板水害问题,采用矿井瞬变电磁法对25203工作面顶板基岩层的富水性及隐伏含水构造进行探测,查明了该工作面顶板岩层富水区的分布情况。其结果表明:瞬变电磁法能较好的探测工作面顶板含水层富水层位的的空间位置及富水程度,为回采工作面防治顶板水工作提供有效的科学依据。     

中国矿井物探技术发展现状和关键问题

以煤为主的能源消费结构、复杂的成煤模式和开采条件决定了中国矿井物探技术的发展具有自身特点。在总结矿井地震法、矿井电磁法为代表的矿井物探技术发展历程的基础上,立足于国内煤炭开采现状,认为当前矿井物探技术需要在全空间、多场耦合方面加强基础研究;在矿井物探装备、观测系统、反演方法等方面,应结合物联网技术、巷道钻孔组合空间,进行技术研发;矿井地震、煤层槽波、直流电法、瞬变电磁法、无线电波坑透法等是矿井物探的主要方法,这些方法需要走勘探、监测并举,多场耦合、协同解释的道路。对复杂采空区、灰岩水、煤与瓦斯突出等灾害源的探测是矿井物探面临的任务和关键问题。     

矿井瞬变电磁法在煤层顶板富水异常区探测中的应用

 一直以来,煤层顶板水害问题是红柳林煤矿安全生产的严重威胁,为保证5号煤层工作面安全回采,应在开采前期查明顶板基岩层导、含水构造及其富水性。由于矿井瞬变电磁法对低电阻率地层均有反应敏感、分辨率高及探测深度大等优点,为本次工作面顶板水害防治提供了有效的技术手段。本文利用矿井瞬变电磁法基本查明了该矿15204工作面顶板导、含水构造,圈定了富水异常区,所取得的成功经验对该矿区今后顶板水害防治技术的发展提供了科学依据,具有一定的指导意义。     

井下综合超前探测技术应用与分析研究

针对煤矿水害事故的频繁发生,煤层顶底板及前方水体灾害探测不准确不及时的难题,根据“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”原则,提出了将地震槽波勘探、瞬变电磁法和无线电波坑透3种物探方法相结合,对每种物探方法的异常区域相互联合解释,对异常重叠区域进行重点防治。从探测成果图看,槽波地震勘探分辨率高,对于煤层厚度以及细小构造探测效果好;无线电波透视法对顶底板水体灾害反应灵敏,瞬变电磁对于低阻富水灾害体灵敏度高,3种方法的异常重叠区域就是比较可靠的富水区。结果表明:采用多种方法进行综合勘探,异常定位准确可靠,能够发挥每种方法的优越性,为煤矿井下超前探测提供了新的思路。     

煤层底板含水层富水性探测研究

利用矿井瞬变电磁法对某矿1106工作面底板的三灰、五灰含水层进行了探测研究,通过数据处理,形成了含水层二维电阻率剖面图和电阻率切片图。准确圈定出工作面含水层富水区的范围,并对富水性强弱进行了分区。实践表明:矿井瞬变电磁法是一种方便、快捷、高效的探测方法,可以准确地对含水层富水性作出定性评价,对煤矿水害的预防具有重要意义。     

矿井瞬变电磁探测技术在煤系地层探测中的研究与应用

 介绍了矿井瞬变电磁探测技术的基本原理,从瞬变场的结构出发,说明视电阻率计算公式与地面的区别。通过调整天线的法线与巷道迎头左侧、正前方和右侧的角度,布置11个测点,可以探测迎头前方的地质异常。让天线的法线方向与煤层工作面顶、底板分别成450,可以探测工作面顶、底板方向岩层的电性变化情况。对采集到的数据进行处理,绘制视电阻率等值线断面图,结合地质资料可以准确判定地质异常区域的位置和富水性强弱。探测结果表明,该方法在煤矿水文探测中效果较好,对解决煤矿水文地质问题是一种快捷、高效的勘查手段。