瞬变电磁法在井下工作面顶板导水裂缝探测中的应用

为探测井下工作面顶板水害,以羊场湾煤矿160201工作面顶板为例,采用瞬变电磁法,通过改变探测倾角实现对风巷、机巷顶板导水裂隙带不同方向的探测,在此基础上建立工作面顶板瞬变电磁视电阻率三维数据体对各层位导水裂缝富水性进行了分析。疏放水钻孔试验结果表明瞬变电磁法可准确有效用于井下工作面顶板导水裂缝的探测。     

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。     

瞬变电磁法在高速公路采空区勘测中的应用

应用瞬变电磁勘探方法对青岛至兰州高速公路采空区进行勘察，介绍了瞬变电磁法野外数据采集技术，并对采空区、地层塌陷处的瞬变电磁法电阻率异常特征进行了分析和研究，查明了采空区的分布位置和埋深，取得了有价值的结论：瞬变电磁法勘察效果的好坏主要取决于装置类型及其他技术参数的选择，如根据测区电阻率、最小和最大探测深度，确定最小和最大延时；进行解释时，掌握测区可能出现的地层，找准采空区和围岩所处的电阻率范围非常重要，特别注意区分采空区与陷落柱的电阻率差异。在本勘测区，采空区表现为高阻，陷落柱表现为低阻，这已由钻探所证实。     

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。     

瞬变电磁法在煤矿不明采空区积水探测中的应用

为了减少煤矿透水事故的发生,采用瞬变电磁法对不明采空区积水情况进行探测。瞬变电磁对低阻反映异常灵敏,能够依据视电阻率的变化来判断采空区的积水性,提高了对采空区及其积水情况的探测效果。在现场踏查以及资料分析的基础上推测早期矿井对各个煤层的开采情况;根据瞬变电磁法工作原理以及采空积水区地球物理特征确定了对测试结果的解释方法,然后对典型测线多测道电压剖面图、视电阻率拟断面图、典型测道等电压值平面图和等视电阻平面图进行分析,确定2#和6#煤层的采空积水区的位置和范围。     

山西玉泉煤业15101运输顺槽陷落柱含(导)水性评价

玉泉煤业属于资源兼并重组整合高水害高瓦斯矿井,15101首采工作面运输顺槽掘进揭露一个陷落柱,为确保矿井安全,需对陷落柱的含(导)水性进行评价分析。掘进采用瞬变电磁法探测陷落柱的含(导)水性,用钻探方法探测陷落柱的范围和含(导)水性,结合矿井水文地质条件及巷道揭露情况,对陷落柱进行了综合评价分析,得出该陷落柱内充填物挤压密实,为不含水不导水的陷落柱。     

全空间定点三维瞬变电磁探测技术研究及应用

为了使掘进巷道前方和回采工作面内部导含水构造准确定位和直观显示在成果图件中。基于原有的瞬变电磁探测技术设计定点三维超前探测技术,采用三维物理模拟技术,对煤矿中不同空间位置和形态的导含水构造进行模拟研究,分析其三维视电阻率空间分布的规律特征,结果表明:多匝小线圈具有一定的方向性,当收发线圈的法线接近模拟体时,才会产生较明显的瞬变电磁响应信号;不同位置和形态的导含水模型,其视电阻率三维空间等势面范围与其实际体积尺寸基本吻合。在平朔井工一矿19108工作面内部隐伏陷落柱的探测应用中,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,为煤矿巷道掘进和工作面回采前的地质预报提供了有效的技术手段。     

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。     

中心回线瞬变电磁资料快速处理方法

这里对中心回线瞬变电磁资料数据的处理进行了探索。首先通过原始时间序列计算全区视电阻率,然后采用烟圈法对数据进行反演,得到视电阻率—深度断面图。为了验证处理结果的正确性,采取与GDP-32商业软件瞬变电磁模块的反演结果进行对比的方法,通过对比,验证了该快速解释方法是有效的。     

大倾角多煤层采空区的探测研究

针对鹤岗矿区大倾角多煤层采空的实际情况,在充分进行地质调查的基础上,选用地面电法进行采空区勘探。首先根据瞬变电磁法的电位单枝衰减曲线、视电阻率曲线等异常响应特征进行定性确认是否存在采空区,再通过视电阻率断面图进一步划定采空区的范围及富水性。选用直流电剖面法三极装置对多层采空区及积水情况进行探测,最终确定该矿区3#、9#、11#及21#等多煤层采空区位置及积水区范围。根据矿区验证钻孔揭露的煤层采空区对应的视电阻率值变化情况,修正视电阻率"门槛值",对视电阻率断面图进行二次解释,重新圈定的采空区范围与积水情况与钻孔资料高度吻合。     

峰峰梧桐庄矿充水因素分析

梧桐庄煤矿2001年投产，年产量约150万t。目前矿井平均排水量为540m^3／h，且矿井水的矿化度超过5．0g／L。通过对梧桐庄矿水文地质条件、水质特征等因素的分析，认为梧桐庄矿开采2号煤层的矿井充水因素为奥灰水，充水通道主要为陷落柱及导水裂隙，为矿井防治水提供了参考依据。     

刘桥一矿陷落柱发育规律及含水性研究

根据刘桥一矿1971年建井至今发现的8个陷落柱实际资料，通过对揭露陷落柱的地质、水文地质及分布特征的分析，阐述了陷落柱发育的根基所在，对陷落柱发育规律及成因进行了探讨，对于含水陷落柱的注浆封堵、留设保护煤岩柱，以及本矿矿井的深部开采都具有借鉴意义。     

瞬变电磁法勘探在煤层采空积水区的应用

山西翼城某矿在巷道掘进时,发现煤壁挂汗,巷道渗水等现象,疑为采空破坏区。为查明勘探区内是否存在采空破坏区及导水断层、陷落柱等构造,圈定煤层积水区及其范围,对该区进行了瞬变电磁法勘探。数据采集使用美国ZONGE公司的GDP-32II电法仪器,采用大定源中心回线方法施工测线11条,经资料处理和解释,在勘探区内没有发现较大的断层和陷落柱,仅在勘探区西南角一处推断存在采空区(积水),另外圈出3处富含水区,3处含水区。该勘探成果为解决矿井建设和开采中的地质难题,提供了可靠的地质信息。     

晋城天地王坡煤矿3204工作面透射槽波探测

晋城天地王坡煤矿3204工作面开采之前既进行了坑透探测,发现工作面内含有5个以上陷落柱,直径均较大。为了进一步准确探测3204工作面内陷落柱的位置及大小,对该工作面陷落柱集中区域采用了透射槽波探测。观测系统沿运输巷、回风巷和联络巷展开,共布设激发点26个,接收点153个。槽波振幅衰减系数CT成像直观的显示出4个陷落柱的位置及大小,经开挖探巷验证,除5#陷落柱误差较大外,其它3个误差均较小。晋城天地王坡煤矿探测实例表明,陷落柱对透射槽波的衰减作用明显,槽波振幅衰减系数CT成像结果能够直接反映陷落柱发育情况,且与实际具有较高的吻合度。     

陷落柱地震波超前探测数值模拟与应用

针对陷落柱与周围煤体之间存在明显波阻抗差异的特点,建立巷道内地震波超前探测陷落柱数值模型。采用波场正演模拟方法,分析巷道前方存在陷落柱时的地震波场特征,总结出基于绕射偏移的陷落柱边界探测方法。在新元矿南二正巷实际超前探测中,该方法准确圈定了巷道前方陷落柱的范围。探测结果和实际揭露情况对比表明：地震波超前探测技术可以对巷道前方120m范围内的陷落柱构造进行有效预测。     

开滦钱家营矿1495E疑似陷落柱探查及综合治理

岩溶陷落柱在我国华北石炭二叠纪煤系地层中广为分布,由于陷落柱贯穿于岩溶发育的奥灰和煤系地层之间,即使陷落柱在天然条件下不导水,但由于后期开采活动对其导水性能的改造,陷落柱往往成为奥灰与煤系地层之间联系的通道,井巷或采煤工作面一旦接近或揭露陷落柱时,可能产生突水,破坏采区划分秩序,严重影响煤矿安全生产。2009年,钱家营矿业公司在1495E风道掘进过程中首次揭露地质异常体,高度怀疑为岩溶陷落柱。该公司采取地面微动地震探测、井下直流电法和井下瞬变电磁等多种物探手段与现场钻探相结合,对地质异常体实际赋存状况进行探查。结果表明,该异常体不含水。但考虑到对物探成果必要的检验以及后续井巷工程和相邻工作面回采对异常体围岩应力平衡的破坏导致可能突水,矿方对异常体实施了钻探探查、建立密闭墙以及异常体注浆治理。治理方案的实施为矿山生产建设顺利展开奠定了基础,保证了工作面、采区科学合理划分,且为同行提供了借鉴经验。     

被动震源进行地震勘探的可行性研究

为研究冲击钻机、打桩机、打夯机以及筑路机等设备工作时产生的震源,对开展工程地震勘探时的利用价值,在东庞矿2093工作面治水钻孔冲击钻进过程中进行了该项实验工作。试验采用WF-1006遥测数字地震仪及CGS-40型加速度检波器,接收排列之间方位角间隔20。,接收道数24道,道距5m,采样率1ms,记录长度2s。最近检波器距钻孔7m。利用SCHRAMM钻机产生的强大振动为被动震源,进行了250m、257m、183m、263m等不同钻井深度,以及与此相对应不同方位角（250°、250°、230°275°）的地震波接收试验。通过分析其地震记录,判定引发东庞矿矿井突水的陷落柱中心位于治水钻孔西南方向。该结论与三维地震勘探确定的陷落柱位置一致,可见通过选择合理的接收方式及参数,被动震源也能够用于地震勘探。     

峰峰矿区九龙矿隐伏突水陷落柱治理实践

峰峰矿区九龙矿的隐伏突水陷落柱发育于奥陶系石灰岩含水地层,发育高度至石炭系大青灰岩、伏青灰岩。由于其发育范围小,又隐伏于可采煤层以下。一般勘探手段很难给予精确解释,导致矿井开采过程中发生突水灾害。通过对矿区隐伏突水陷落柱的治理工作实践,介绍了其探查及治理过程：按照”探治结合”的治理原则,首先采取对矿区工作面三维地震资料进行精细解释,然后以注浆钻孔定向钻探施工技术进行验证的方法,确定突水构造的类型和空间发育形态,进而实施注浆治理,达到堵截突水通道、保障矿井安全生产的目的。本方法的成功实践,为今后华北型煤矿突水灾害的治理工作提供了的范例。     

综合物探技术在探测突水隐伏陷落柱中的应用

以太行山东麓东庞矿突水陷落柱探测应用为例，介绍了三维地震和可控源音频大地电磁法工作原理、施工方法及效果。理论分析与实践结果表明，在解决煤矿采区构造和水文地质问题方面，综合物探技术以其成本低、见效快、精度高等优势得到了广泛应用，取得了良好的地质效果。     

平朔矿区杨涧煤矿90102工作面底板堵截技术研究

杨涧煤矿90102工作面底板隔水层厚度约50m,隔水层底板奥灰水压约1.8MPa,经煤矿开采该工作面揭露5个陷落柱,运输顺槽230~290m发生底鼓并多处开裂涌水,分析水源为底部砂岩水,底板隔水层发育的裂隙在近距离厚煤层回采条件下,必将加剧其底板破坏,为确保工作面安全开采,有必要实施底板堵截工程。为此,在矿区岩溶陷落柱发育规律探查、底鼓监测条件下,以XL1陷落柱和底鼓区为例,针对柱体下段、底板破坏带,采用水泥浆液来截断底板出水补给来源的同时加固底板隔水层强度。经钻探验证堵截效果较好。最后对治理方案、注浆层段、注浆参数等进行了详细总结,形成了适用于朔州矿区的注浆堵截技术,可为指导矿区今后防治水实践提供借鉴。