煤层工作面内陷落柱综合物探探查

煤层工作面内陷落柱与煤层之间具有显著的电阻率、波速和密度差异,适宜于采用无线电波透视法和震波透视CT法来探测煤层工作面内陷落柱的边界范围;陷落柱体通常裂隙发育,与围岩相比较,其富水陷落柱为相对低电阻率值范围,而不富水陷落柱则为相对高电阻率值范围,因此,可利用煤层底板三维电法来探查底板陷落柱富水性。谢桥矿13218工作面1^#陷落柱的探测表明,该陷落柱范围具有较高的电磁波吸收系数特征和相对较高的纵波波速特征;工作面底板陷落柱向下范围为相对高电阻率值特征,为不富水陷落柱。该综合物探探测结果与实际验证资料基本吻合,有效地指导了本煤层工作面开采及底板煤层工作面的开采设计与施工。     

地震多属性拟测井多参数反演预测煤层顶底板岩石赋水性研究

通过实例介绍利用地震多属性与测井成果联合反演,获得表征煤层顶底板岩石赋水性强弱的拟测井参数体,进而对其进行赋水性分析：首先利用伽马-伽马测井及视电阻率曲线重构岩石视孔隙度曲线,以获得研究区岩石视孔隙度成果;利用测井成果合成地震记录进行精细的地震地质层位标定及采区地震数据的保幅、保真处理;在测井成果约束下进行地震多属性拟测井多参数反演,利用反演成果的高低异常区评价煤层顶底板赋水强弱分区——低波阻抗、低电阻率、高孔隙度分布的区域对应赋水性强的区域,反之为赋水性弱的区域。     

工作面顶底板富水构造三维立体探测应用研究

通过分析断层、陷落柱等构造裂隙发育区域等富水异常体的瞬变电磁响应特征,结合某煤矿1310工作面的探测实例,介绍了在煤井工作面现场存在大量锚杆、锚网支护及金属液压支架影响情况下的瞬变电磁探测施工参数,并结合该工作面的顶底板视电阻率等值线三维切片图,解释了工作面上下各60 m范围内的富水性:低阻异常在三维视电阻率立体图中表现为2个柱状闭合异常,其中异常A是富水性较强的陷落柱响应,空间方位偏向于顶板;异常B为液压支柱等铁器干扰所致。根据解释结果,在二个异常位置共布置了10个钻孔,经验证与探测结果较吻合。     

基于Wyllie平均方程的煤系岩溶陷落带富水性预测

在岩溶陷落带孔隙发育,原来坚硬致密的岩石改变了性质,造成岩石密度、波速、电阻率等物性参数发生变化,这些物性异常引起地震波波场改变,从而导致地震波特征参数如时间、反射系数、波阻抗等的变化。利用Wyllie时间平均方程可以建立充水岩体的地震波速度和孔隙度之间的关系。根据密度平均方程建立充水岩体密度和孔隙度之间的关系,进而建立波阻抗和孔隙度之间的关系。因为岩溶陷落带孔隙发育情况和导通性决定了其是否能成为导水通道,利用波阻抗属性可预测岩溶陷落带孔隙度发育情况,这可为判断富水性提供重要参考依据。      

GIS在矿区岩溶陷落柱位置圈定中的应用

区域构造、可溶性岩层和地下水动力条件是岩溶陷落柱形成的３个必备条件。选取刘桥二矿作为研究区,从现有数据中分类提取出区域构造、可溶性岩层和煤层顶底板强富水异常区３个因素,根据底板等高线生成煤层底板坡度图及研究区邻近区域内已探明陷落柱的特征,结合这３个因素,运用GIS叠置分析圈定出4个可能的陷落柱发育区,再经与实际生产情况资料对比,得出巷道揭露的Ⅱ617风巷陷落柱位于第Ⅱ区内。     

矿井瞬变电磁法在水文钻孔探测中的应用

探讨了用矿井瞬变电磁法探测采煤工作面内部和掘进巷道前方的水文钻孔的位置,对其富水性进行了定性评价,总结出水文钻孔在视电阻率断面图上的响应特征,即在顺煤层方向呈圆形异常反映,而在煤层顶、底板方向呈狭长椭圆形特征。该方法在探测隐伏含水陷落柱构造方面也有较好的应用前景。     

综合物探方法在煤矿水文地质勘查中的应用

针对河南省禹州某煤矿区水文地质条件不明等问题,采用地震和瞬变电磁法相结合的方法进行勘探。为保证解释结果相互印证,在垂直于地层走向上布设了4条重合测线,并以其中的DZ03地震时间剖面和TEM03视电阻率断面图为例,依据其物理特征分别对陷落柱与断层进行了解释。结果表明,二种方法在解释异常位置、深度、形态及富水性等方面高度吻合。利用该方法解释矿区存在1个陷落柱,8条组合断层。根据断层的位置及富水区分布情况,推断F3和F5以北,富水性强且面积较大,特别在断层交汇部位岩溶水极其发育,且上下连通,另外陷落柱具有强富水性;F3以北和兴F2以西存在较大面积的中等富水区。     

直流电透视三维反演技术在探测含水陷落柱中的应用研究

随着煤矿资源开采深度的增大,矿井突水事故时有发生,尤其是陷落柱、断层导含水引发的淹井事件屡见不鲜,查明底板陷落柱的位置和富水性成为矿井防治水工作的重中之重。针对广泛应用于陷落柱导含水性探查的矿井直流电透视解释技术进行研究,以直流三维正反演程序与直流电透视方法相结合,采用共轭梯度算法求取模型修改量,提高反演速度,同时用一次拟正演求取雅克比偏导数矩阵与一个向量的乘积来降低计算机内存的占用,缩短了计算时间。首先利用有限差分数值模拟方法和常规视电阻率计算公式,研究了陷落柱的视电阻率曲线特征。利用物理实验对数值模拟结果进行验证,与模拟结果曲线趋势相吻合,反演结果表明反演程序对目标定位准确。与其他解释手段相比,三维反演技术定位准确、图示简单明了,能有效反应地层相对电阻率值。     

地震波形差异技术在山西ky矿预测陷落柱中的应用

地震波形差异主要表现在陷落柱边界部位的差异、不连续/间断的异常特征。在地震时间剖面分辨率不能满足陷落柱精细解释时,依靠地震波形差异属性特征值的空间变化,可以有效地刻画出陷落柱在各煤层中的发育边界及高度。以山西ky矿为例,在陷落柱的解释中,对三维地震勘探技术中的常规时间剖面、波形差异属性雕刻技术、方差体切片等进行对比分析,结果表明利用地震时间剖面解释陷落柱的边界及高度误差较大,而地震波形差异属性可以精细刻画出陷落柱的边界及冒落高度。通过地震波形差异技术在该区的运用,圈定陷落柱7处,其结果经矿方实际采掘验证,效果较好。     

综合矿井物探技术在探测陷落柱中的应用

提出了探测煤矿陷落柱位置及其富水性的综合矿井物探技术:采用无线电波透视法可确定煤层内异常构造的相对位置,利用矿井瞬变电磁法可根据电阻率的变化来查明探测范围内异常构造的富水情况.重点介绍了这2种矿井物探技术在探测皖北某矿区煤层内陷落柱构造异常的应用情况,同时从理论上说明无线电波透视方法对含水构造的电性特征有明显的反映,研究了综合曲线分析法和层析成像法在资料解释中的应用,总结了"V"字型及半"V"字型综合曲线所反映的水文地质特征.     

波阻抗反演技术在泉店煤矿二1煤层顶底板岩性趋势研究中的应用

通过泉店煤矿三维地震勘探区三维资料的分析研究,采用波阻抗反演技术对二1煤层顶底板岩性趋势进行研究,分析预测煤层顶底板岩石各种物理力学参数,如密度、横波速度、动弹性参数、抗压、抗拉强度、凝聚力等参数.     

提高伽马伽马曲线煤层定厚解释精度方法探讨

在贫煤地区,煤炭资源赋存差异较大,纳入资源量计算的煤层厚度也较低,个别地区甚至降到0.30m。目前煤层定厚解释常用视电阻率曲线和伽马伽马曲线。煤层顶底板在视电阻率曲线的解释点是"根部拐点",因此人为误差较小;而伽马伽马曲线的解释点是煤层密度和煤层顶底板密度的二维函数,变化较大。根据伽马伽马测井曲线的对称性原理,提出利用平均密度法确定煤层定厚点,即用煤层伽马伽马曲线幅值分别与顶、底板围岩的伽马伽马曲线幅值相乘后再开方的方法获得煤层定厚顶、底板解释点的伽马伽马幅值。该方法既提高了伽马伽马曲线煤层定厚解释精度,又将复杂问题简单化,在实际工作中具有较强的可操作性和使用性。     

岩溶陷落柱探查范围确定及其特征分析——以淮南煤田顾北矿为例

随着淮南煤田浅部煤炭资源的不断枯竭,向深部开采成为必然趋势,而开采深度增大,直接受到岩溶水害直接威胁问题。为对岩溶陷落柱探查范围确定及其特征进行研究,以安徽淮南煤田顾北矿为例,在分析该矿水文地质条件基础上,对矿区地球物理勘探中的异常区进行解释,并对研究区水文地质进行勘探验证,最终确定陷落柱的探查范围、边界、影响范围及结构特征,结果可知:矿区太灰及以下地层具弱～极强富水性,陷落柱属强导水类型,但为相对封闭独立含水体,其垂向上的富水性及导水性较好,可能对后期的二叠系煤层开采有影响,因此在后期矿井开拓过程中要进一步加强探测与研究。分析结论为后期矿井实际生产采取对策提供了基础依据。     

西山煤田古交矿区陷落柱特征及其导水性分析

在分析区域地质特征的基础上,对西山煤田古交矿区陷落柱的数量、形态特征及分布规律进行了总结。从陷落柱的发育特征出发,对其导水条件进行了研究,认为本区岩溶陷落柱是否突水,关键取决于其是否有导水的力学薄弱通道。研究表明,本区岩溶陷落柱柱体胶结致密,后期活化程度弱,距煤层较近的峰峰组含水层的富水性弱,而煤层与上马家沟组强含水层之间隔水层厚度大,因而,在正常块段开采中,岩溶陷落柱作为集中导水通道导致重大突水的可能性较小。     

平朔矿区井工矿水害条件分析及防治对策

平朔矿区井工矿井的充水水源有第四系孔隙水及地表水、石炭-二叠系砂岩裂隙水、奥陶系灰岩岩溶裂隙水.充水通道包括顶底板采动裂隙、断层、岩溶陷落柱、第四系天窗、裂隙密集带及封闭不良钻孔等,其中顶底板采动裂隙、断层、岩溶陷落柱为主要导水通道.为防治煤层顶、底板含水层的水害,建议采用地面与井下、钻探与物探相结合的勘查手段,以查明含水岩系的富水状态及水力联系.     

陷落柱的地震识别技术及其应用

通过地震资料解释的研究与实践,对华北石炭二叠系中陷落柱的地震识别技术及其应用情况,进行了较系统的分析和总结。这对今后正确分辨和圈定陷落柱具有一定指导意义。地震剖面、水平时间切片和沿层振幅切片、相干体技术、波阻抗反演技术等,在对陷落柱的发育部位及其空间关系的解释方面,各有其独特效果。山西某矿陷落柱相当发育,利用陷落柱的综合地震识别技术进行解释,效果明显。      

煤层及其顶、底板岩石力学性质对水力压裂裂缝延伸的控制

为了揭示煤层及其顶、底板岩石力学性质对水力压裂裂缝延伸的影响,应用岩石三轴伺服机测试陕西韩城地区煤层及顶、底板岩石力学性质,总结不同类型岩石力学性质特征和差异; 剖析孔隙率和含水率与岩石力学性质之间的关系,探讨岩石力学性质差异对煤层水力压裂的影响。研究表明:岩石强度随孔隙度增大而降低; 岩石矿物成分及其胶结程度与孔隙度决定岩石的软化程度,水分对不同类型岩石强度的影响方式和程度差异较大; 当煤层埋藏较浅,煤层与顶、底板岩石的弹性模量存在较大差异时,水力压裂裂缝更易控制在煤层中,且延伸更长更远。     

多种勘探手段排查岩溶陷落柱的突水性

为查明煤矿采区内疑似岩溶陷落柱是否存在突水的威胁,选用了三维地震法、电法、地质钻探、孔内测井和抽水试验等多种勘探及试验手段进行了探查分析。使用三维地震勘探叠前偏移处理技术分析了陷落柱的构造空间展布规模;电法勘探解释了陷落柱影响区域内各充水含水层的富水性及其水力联系;孔内简易水文观测及抽水试验揭示了赋水区的充水强度;钻探和地球物理测井技术揭露了陷落柱影响区内的岩层分布规律及岩石结构的完整性。探查结果表明,陷落柱范围内各含水层处富水性弱,通过陷落柱难以构成煤层与各含水层之间的水力联系,排除了通过岩溶陷落柱突水的可能。     

基于ArcGIS的洛河组含水层富水性评价

含水层富水性评价是矿井涌水量预测与水害防治的重要基础。选取彬长文家坡煤矿41盘区4号煤层顶板白垩系洛河组含水层的厚度、孔隙度、含水率、上段视电阻率、下段视电阻率和冲洗液消耗量6个主控因素,利用层次分析法（AHP）确定各主控因素的权重。在ArcGIS数值可视化软件上对各影响因素的矢量图进行归一化处理和叠加分析,构建了基于多因素融合的含水层富水性评价模型,并对41盘区富水性进行了分区评价。利用钻孔单位涌水量和4101工作面涌水量变化数据对洛河组富水性评价结果进行了验证分析,结果表明该模型的分区评价结果与实际符合,为彬长矿区洛河组含水层富水性评价提供了重要依据。      

煤层顶底板采动破坏同步动态监测电性特征分析

随着煤炭开采深度的增加,深部复杂条件下开采的水害问题日益严重。复杂条件下煤层回采过程顶底板破坏动态监测对于工作面突水预测、采煤方法改进等具有重要意义。本文基于并行电法监测技术,结合双模式电极数据采集方式,同时在采煤工作面进行煤层顶、底板全空间地电场特征监测研究,获得了煤层围岩顶底板采动前后电阻率及自然电位同步响应特征。研究表明:顶底板跨孔电阻率监测动态变化可以显示孔间电阻率随采煤工作面逐步推进的动态变化情况,可有效表征顶底板破坏带发育范围,同时顶板垮落造成的电阻率变化程度大于底板破裂引起的电阻率变化程度;自然电位数据可分辨顶、底板岩层及裂隙张合形态、以及破裂程度,研究区域内顶板自然电位值明显高于底板自然电位值,且顶板的破裂引起的自电位变化强度明显大于底板破裂引起的自电位变化。采用多参数对煤层顶底板采动破坏进行同步动态监测,对保障采动工作面安全回采具有现实应用价值。