煤矿老窑采空区地—井TEM响应特征

瞬变电磁法在我国广泛应用于煤田水文地质勘探和采空区调查,但由于方法本身的特点,地面装置纵向分辨率低,无法实现采空区精细探测。在山西某煤矿采空区探查项目中,通过岩心、测井曲线,结合以往电法勘探经验,建立了简单的煤系地层采空区模型,数值模拟了均匀半空间采空区含水、不含水时的地面瞬变电磁响应和三维水平薄板的地—井瞬变电磁响应,并结合实际案例探讨了采空区的地面、地—井瞬变电磁特征,证实了地—井瞬变电磁法具有较高的纵向分辨率,为采空区精细探查提供了思路。     

煤矿老窑采空区地—井TEM响应特征

瞬变电磁法在我国广泛应用于煤田水文地质勘探和采空区调查,但由于方法本身的特点,地面装置纵向分辨率低,无法实现采空区精细探测。在山西某煤矿采空区探查项目中,通过岩心、测井曲线,结合以往电法勘探经验,建立了简单的煤系地层采空区模型,数值模拟了均匀半空间采空区含水、不含水时的地面瞬变电磁响应和三维水平薄板的地—井瞬变电磁响应,并结合实际案例探讨了采空区的地面、地—井瞬变电磁特征,证实了地—井瞬变电磁法具有较高的纵向分辨率,为采空区精细探查提供了思路。     

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。     

瞬变电磁法探测水文地质因素在复杂地表条件下的应用

对甘肃某矿井老窑采空区以及采空区积水的分布范围进行调查研究,利用瞬变电磁法进行探测,获得了该区350米以浅老窑采空区以及采空区积水的分布,结果表明该矿区主要有6个富水异常区,这些富水区一类是含水层相互渗漏的富水区域,另一类是采空区积水区域。探测取得了较好的地质成果,并且在矿井开拓大巷过程中得到验证,说明瞬变电磁法勘探在此种复杂地表条件下探测水文地质因素切实可行。     

综合勘探技术在采空区探测中的应用

以某整合矿井为例,提出了地面与井下物探相结合方法,即:首先通过三维地震勘探圈定采空区分布,在此基础上选择某一采空区作为地面瞬变电磁法工作区,验证采空区的含水性,最后通过井下瞬变电磁法及钻探实现对异常区域的精确定位。某采空区探测实例表明:三维地震勘探方法对地层连续信息反映明显,可较好的确定采空区的位置及深度,但对富水性无法解释;瞬变电磁法对低阻异常灵敏,可准确反映含水异常的范围;井瞬变电磁法及钻探因离异常距离较近,可更好的获得地层信息,对异常位置的确定更为可靠。     

等值反磁通瞬变电磁法在金矿采空区探测中的应用

甘肃省玛曲县大水金矿是西秦岭地区的典型矿山之一,由于矿山的连年持续开采,导致在5号、9号高陡边坡下方形成一系列不同埋深的采空区,引起局部地面塌陷,存在较大安全隐患,根据环保及安全方面的要求,急需查明隐伏塌陷的空间展布特征,有效预防地质灾害的发生。本次研究采用等值反磁通瞬变电磁勘探技术,通过对勘察区典型断面图异常特征的精细解释,结合勘察区水文地质、基础地质等资料的综合分析,进而实现矿山隐伏塌陷的透明化、立体化。研究结果表明：利用等值反磁通瞬变电磁法(OCTEM)进行地下采空区探测,能够较好地反映采空区隐伏地层的岩性电性特征,并且采空区与围岩的物性差异明显,可有效查明地下采空区的空间位置及基本形态特征。同时基于多勘探线物探剖面采空区边界特征点数据,结合计算机三维建模技术,可实现采空区空间形态三维可视化,透视采空区的立体特征。等值反磁通瞬变电磁法的实施效果及三维建模技术为矿山恢复治理及安全评价提供了技术依据,可以有效服务于数字矿山的建设。     

瞬变电磁法在采空塌陷灾害中的应用——以神东煤矿采空区调查为例

由人工采矿及天然作用形成的地下空洞是引起地面塌陷、地裂缝等多种环境地质灾害的根源之一。在煤矿开采区,地下空洞主要是煤矿采空区,采空区受水文地质条件和开采时间的影响,呈现积水和不积水状态。利用瞬变电磁法对神东矿区采空区进行了调查勘探,用最原始的归一化二次电位解释采空不积水区及采空积水区,并根据地下空洞发育的时间长短及积水程度的不同,会呈现高阻异常或低阻异常,在视电阻率断面图上呈现出十分显著的特征。给瞬变电磁法勘探应用于采空区及采空积水区的探测提供了实例,对预测和防治采空区引起的塌陷环境地质灾害具有重要意义。      

瞬变电磁法在煤层水探测中的应用

通过矿区勘探的三个典型实例,介绍了PROTEM67D瞬变电磁系统在探测煤层底板富水区、导水通道老窑积水等方面的应用及取得的地质效果.说明瞬变电磁法是煤矿水文地质勘探的一种有效手段.     

瞬变电磁法在煤矿水害防治中的应用

瞬变电磁法(TEM)具有施工方便、快捷、对低电阻率地质目标体反应敏感等诸多优点,在寻找地下水源、查明采空区及探测岩溶发育带等方面有着广泛的应用。在简述TEM工作原理、方法的基础上,论述了TEM法在我国多个矿区复杂条件下,对积水采空区和地层富水区的水文地质勘探实例。结果表明,采取必要的技术措施后,勘探取得了良好的地质效果,为保障矿井安全生产提供了科学依据。      

大定源瞬变电磁法在煤田采空积水区探测中的应用

大定源瞬变电磁法目前已成为许多矿区水文地质勘查的首选方法,其施工参数要在试验的基础上确定。本文通过工程实例说明了大定源瞬变电磁法在探测煤矿采空区积水性方面的效果是很显著的。     

钻孔瞬变电磁方法探测越界开采采空区的应用

煤矿井下越界开采扰乱煤炭资源开发秩序,同时存在巨大的安全隐患,准确探测越界开采采空区及其边界对安全采掘极为重要。常规的矿井瞬变电磁探测方法容易受到巷道中的金属和电磁信号干扰,探测精度有限,难以满足采空区边界精准解释的需求。为了解决这一问题,提出一种钻孔中收发信号的钻孔瞬变电磁方法和施工工艺,利用其远离巷道和靠近异常体的特点,提高异常信号在实测数据中的占比;并研究可行域约束的OCCAM反演算法,进一步减小体积效应影响,实现了对越界开采采空区的电阻率精细成像。结合山西某煤矿的工程实践,对该方法精准探测邻矿越界开采采空区规模、性质的实用性和有效性进行了检验。结果表明,钻孔瞬变电磁方法是矿井地球物理技术与钻探工艺技术的高效结合和有益补充,基于可行域约束的OCCAM反演算法能够有效应用于越界开采采空区的边界精确成像解释。      

TEM一维反演技术在老窑水勘查中的应用

近年来,瞬变电磁法已成为煤矿水文地质勘查方面首选的物探手段,但受勘探精度所限,在以巷采方式为主的老窑积水勘查中应用较少。利用瞬变电磁法多年来所取得的探测经验,通过对OCCAM反演技术进行深入研究,应用该反演方法对探测资料进行解释,在宁夏盐池某煤矿成功探测了老窑积水的位置及分布范围,并得到了后期钻探验证,勘查成果为矿井防水系统的设立和综合防治水体系的构建提供有力的依据和基础资料。采用瞬变电磁法探测以巷采方式为主的老窑积水,选取有效的反演方法予以解释,可以在浅、中埋深地区取得较好的勘探效果。      

东胜煤田乌拉素矿区水文地质特征及充水因素研究

近年不断发生的突水事故,给煤矿安全生产带来严重威胁,研究矿区水文地质特征,分析矿井充水因素有重要现实意义。根据东胜煤田乌拉素矿区地质勘探和水文地质资料,对煤层开采导水裂隙带高度进行计算,结果表明:直罗组底部、含煤系地层的裂隙承压水含水层和上部煤层采空区内的积水,是煤层开采时矿井涌水的主要充水水源,矿井充水通道有断层裂隙带、封闭不良钻孔、采动导水裂隙带;其中导水裂隙带会将上部煤层采空区积水导通,使充水强度增大,矿坑涌水量增加。建议开采过程中要做到边探边采,探采结合,预防突水问题。     

Voxler平台在煤矿富水性勘查中的三维可视化应用

煤矿安全是全国安全生产工作的重中之重,特别是近年来煤矿水害时有发生,我国煤矿水文地质条件较为复杂,地表水、老空水、冲积层水和顶板水等各种类型的水害俱全,无论是受水威胁的面积、类型,还是受水害威胁的严重程度,都为世界罕见。瞬变电磁法在煤矿富水性的勘探中已得到广泛应用,但对于结果的解释仍处于二维水平,往往是先在断面图上圈定异常体的范围,再根据相对的位置关系落到平面图上进行解释,因此对于异常体的空间分布描述较差,存在一定的局限性。本文结合山西某煤矿富水性勘查中瞬变电磁法的实测数据,利用Voxler平台从三维数据的整合、三维模型的建立、模型的地形校正及白化等关键点进行了研究,绘制了三维视电阻率模型,展示了异常体的空间分布形态,使成果更为直观、立体,从而更好的指导煤矿的安全生产。     

瞬变电磁法在煤矿水文地质灾害调查中的应用

以探测某地小煤窑遗留的采空区为例,探讨了瞬变电磁法在探测采空积水区的应用效果。选用同一回线装置形式,结合矿区地质条件,具体分析了采空积水区的地球物理异常特征。结果表明,该方法在煤矿水文地质灾害调查方面具有分辨率高、经济快速、准确有效等优势,能够满足煤矿安全生产的要求。     

煤矿采空区煤层气地面开发技术及工程应用

煤炭采出后,采空区中仍蕴藏着丰富的煤层气资源,其资源评价与开发利用具有环保和资源双重意义。近几年来,在山西晋城、西山和阳泉等矿区开展了地面钻井抽采采空区煤层气的积极探索,但在采空区煤层气地面开发过程中,往往因煤矿采空区积水、上覆岩层承压涌水等原因,导致地面钻井不产气或抽采气量低。以山西晋城岳城矿为例,研究不同采煤工艺下的采空区煤层气赋存特征、采空区积水和采空区裂隙带岩层渗透率对采空区煤层气地面开发的影响,提出采空区井布置原则和抽采技术,为解决三开空气钻进过程中岩粉进入裂隙带堵塞采空区煤层气运移通道问题,探索用水力冲孔方法提高采空区裂隙带岩层渗透率方面的应用。研究表明,煤矿采空区井布井原则:(1) 采空区井应布置在采空区积水区域之外;(2) 针对房柱式采煤形成的采空区空间形态,采空区井应避开保护煤柱最终完钻至采空区空间内;针对长臂式垮落法采煤形成的采空区空间形态,采空区井最优钻井区域为“O”形圈边界连线和采场边界之间靠近终采线一侧。研发了一种煤矿采空区井排水采气一体化抽采系统,该抽采系统实现了采空区井底积水抽排和煤层气抽采同步进行,解决了采空区上覆岩层承压涌水造成煤层气产量下降问题,抽采系统优化前后采空区井煤层气抽采量增加33.3%。探索性地将水力冲孔运用于解决钻井岩屑造成的采空区裂隙带岩层渗透率下降问题,工程试验结果表明,水力冲孔改造前后采空区井日均抽采量最高增长率为11.30%,提出了采用泡沫欠平衡钻井技术解决钻井岩粉侵入采空区裂隙带的建议。      

不同年限采空区下地震勘探效果实例研究

随着煤炭资源的持续开发,部分煤矿上组煤已经开采殆尽,亟需开展下组煤的探测工作。受上组煤采空影响,下组煤地震波能量吸收和散射衰减严重,资料信噪比低,三维地震对采空区下组煤的探测尚属于探索阶段。以冀中能源东庞矿采空区下组煤三维地震勘探项目为例,采用“两宽一高”采集、高精度资料处理和属性体解释等技术,对不同年限采空区下组煤的探测效果进行了对比分析。结果表明:采用“两宽一高”采集技术能够获取采空区下组煤的地震信息;振幅补偿、地震拓频技术使得9号煤反射波波组丰富、连续性好;采空区年限大于10年时,破碎岩层压实,相对稳定,下组煤反射波利于追踪,而小于10年时,岩层破碎未压实,导致下组煤反射波能量弱、杂乱无章。这一认识对于类似煤矿采空区下组煤探测具有一定的指导意义。      

矿区水文地质研究进展及中长期发展方向

矿区水资源保护和矿山防治水这两个互相矛盾又紧密联系的问题给传统的矿山水文地质学带来了更多的挑战和机遇,迫切需要新理论、新技术的发展。为了更好的实现矿区未来地下水资源的开采、利用与保护以及采煤安全和区域水资源可持续利用,本文选择长治盆地为重点研究区,从采动引起的覆岩移动入手,在资料分析的基础上,采用相似材料模拟、综合物探、野外监测、现场注(压)水试验的方法,运用水文地质学原理研究了采煤引起含水层结构变异厚度及其渗透性变化特征;在此基础上,以长治盆地集中开采区水文地质条件和野外监测数据为基础,建立了区域地下水流场三维动态模拟试验台,为研究含水层结构变异后的地下水循环机理和水资源重新分布提供技术支撑;本文同时指出了我国矿山水文地质研究目前存在的问题和面临的挑战,分析了矿山水文地质学科的发展趋势,展望了未来相关分支学科和关键核心技术的发展方向与前景。     

井巷瞬变电磁法在某金矿超前预报中的应用

随着金矿资源逐渐向深部开采,巷道掘进工程面临的水文地质条件越来越复杂,特别是巷道涌水现象频发。井巷瞬变电磁法作为巷道超前探水的主要方法,具有体积效应小、设备轻便、施工简单、对低阻体分辨能力高等优点。在巷道工程勘查中,该方法可有效反映巷道围岩内含水构造的空间分布和特征,为巷道水害防治提供依据。本文介绍了井巷瞬变电磁法的原理与实验过程,并将其应用于胶东地区金矿巷道超前探水工程中,对数据进行了处理与分析,为胶东地区金矿超前探水提供了科学依据。