封闭不良钻孔矿井瞬变电磁法超前精细探测研究

封闭不良钻孔不同程度地连通含水层,形成隐蔽性较强的导水通道,对巷道掘进和工作面回采构成水害威胁。基于全空间瞬变电磁理论,构建掘进工作面前方封闭不良钻孔三维地质?地球物理模型,模拟研究封闭不良钻孔影响区模型的全空间瞬变电磁场响应特征,进而探讨矿井瞬变电磁法用于封闭不良钻孔超前探测的有效性。数值模拟结果表明,封闭不良钻孔附近含水体在感应电动势多测道图上表现为幅值增强,异常特征明显。结合宁夏双马煤矿I0104₁08工作面运输巷掘进工作面前方封闭不良钻孔超前探测工程开展应用研究,探测结果显示,在钻孔位置的煤层顶板出现局部低阻,表明该钻孔具有一定的导水性,引起顶板局部相对富水性增强。研究结果表明,封闭不良钻孔导致的局部富水性增强可以引起典型且易于识别的瞬变电磁场响应。采用矿井瞬变电磁法进行超前探测,并结合精细化处理解释可以有效查明钻孔附近岩层的相对富水特征,进而对封闭不良钻孔的导水性进行评价,为封闭不良钻孔的治理提供依据,保障矿井安全生产。      

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。     

煤矿垂向导水通道综合探测关键技术的研究

矿井瞬变电磁法常被用来探测煤矿垂向导水通道对奥灰带压巷道掘进危害,受巷道等条件的限制,均采用多匝小线圈进行发射和接收.由于存在线圈的自感和互感,造成瞬变电磁法早期的数据畸变,为此引入矿井瞬变电磁法的数据校正方法。通过巷道三个方向的瞬变电磁法探测,准确圈定了巷道迎头二个异常的位置。根据探查成果设计钻孔,结合孔中瞬变电磁法精准探明了裂隙带的发育规律,为注浆工程提供了准确的靶区,从而保障了巷道掘进的安全。     

矿井孔中瞬变电磁探测异常响应特征模拟

为了解决常规矿井瞬变电磁超前探测方法受矿井外界干扰影响较大,异常体探测定位不精确的问题,提出一种在井下钻孔中测量瞬变电磁场三分量信号的超前探测方法,对接收线圈所处水平面不同位置、异常体不同方位的异常响应特征进行数值模拟。分析钻孔瞬变电磁探测原理,进行钻孔发射线圈与接收线圈的试验设计以及施工设计,对均匀全空间模型、均匀全空间异常体模型、异常体位于钻孔不同方位的三分量异常场响应特征进行系统分析。在低阻异常体与线圈垂直时,X分量、Y分量、Z分量异常响应最大,随着低阻异常体逐渐平行于接收线圈法向,异常响应逐渐减小,当低阻异常体完全平行于接收线圈法向时,X分量、Y分量、Z分量异常响应最小。通过以上认识,可以根据钻孔径向不同象限位置的异常场三分量组合形态不同,判断异常体所在钻孔的方位。在以钻孔钻进方向为Z轴正方向,以孔口所在平面右向为X轴正方向,下向为Y轴正方向的坐标系下,钻孔瞬变电磁水平分量异常响应形态均为“近似正弦曲线”或“近似反向正弦曲线”形态,通过形态组合判定出孔旁异常体所在象限。通过这样的规律,可分析三维空间条件下异常体的空间位置及赋存状态。通过钻孔瞬变电磁超前探测异常响应特征的分析,可为钻孔瞬变电磁超前探测提供理论数据支持。      

巷道瞬变电磁超前探测波场成像技术

传统瞬变电磁技术存在体积效应,仅能确定含水异常体的方位,难以对含水异常体的边界进行精确探测。针对煤矿井下巷道掘进超前探测特点,基于瞬变电磁法波场变换方法,形成了巷道超前探测波场成像技术,并结合某矿巷道掘进超前探测工程,利用波场成像技术对超前探测数据进行处理,较为准确地确定了含水异常体的边界。结果表明,同传统数据处理结果相比,巷道瞬变电磁超前探测波场成像技术能够确定含水异常体边界,波场曲线幅值与出水位置对应较好,含水异常体边界位置同波场成像结果更为吻合。     

矿井瞬变电磁法在探查迎头前方构造中的应用

为探察矿井巷道掘进中的未知构造,防止瓦斯突出或突水事件,基于矿井瞬变电磁法全空间"烟圈效应"理论,根据巷道迎头周围空间有限和金属设施干扰大等探查环境,选择矿井瞬变电磁法进行超前探查巷道迎头前方地质构造,介绍了工作装置、探查技术及探查结果图形显示技术.实际应用表明,探查结果与巷道实际揭露情况基本吻合.     

MSP技术在任楼煤矿巷道超前探测中的应用

煤矿巷道中的断层、陷落柱和煤岩体结构破碎带等不良地质条件不但影响掘进施工,同时也存在突水、瓦斯突出等安全隐患。断层、陷落柱等地质异常构造与围岩在密度、速度等物性方面存在较大差异,因此可利用多波多分量地震反射法探测煤矿井下异常构造。近两年来,任楼煤矿针对矿井巷道前方的未知隐伏构造做了多次MSP震波超前探测。以Ⅱ7322机巷为例,在巷道j19点前76m处,分别于巷道的左帮及右帮对迎头前方进行了两次超前探查,2次探测解释的2个异常界面位置分别为82m、101m和85m、102m,实际揭露2个断层位置为82m、109m,探测结果与实际基本相符,实现了对掘进巷道内地质构造带的准确超前预测预报。     

矿井地震超前探测技术在龙东矿的应用

龙东煤矿区内构造较为发育,可采或局部可采煤层为7、17、21号煤层,为查明21煤试采区巷道前方断层、破碎带的发育程度及导水状态,采用矿井地震超前探测技术进行了超前探测,测线布置在回风巷左帮上,共设炮点20个,利用两个三分量传感器C1、C2接收。对采集数据进行波场分离、反射波提取、叠前偏移成像等核心技术处理,得到SV波深度偏移处理结果图,从中提取了5个异常界面,分别位于迎头前方22.5m、40.5m、54.5m、64.5m、98.5m,结合地质资料,解释为小断层。根据现场掘进实测剖面资料,矿井地震超前探测技术在龙东矿探测的异常界面准确,其界面距离最大误差率小于10%,表明该技术在掘进迎头前方100m范围内可以有效探测断层等地质构造。     

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。     

矿井瞬变电磁三维观测方法与应用

依据矿井瞬变电磁超前探测理论,介绍矿井瞬变电磁法在煤矿巷道中的全空间三维观测方法,在考虑计算适用条件和计算效率的基础上,将三维空间矩形体单元进行剖分,以获得探测区域范围内的电阻率分布情况,再利用"烟圈"模型简化反演电阻率算法和空间扩散叠加技术,获得工作面顶板电阻率三维分布。通过实际探采对比,工作面顶板三维空间的低阻分布与顶板富水区具有对应关系,为工作面的顶板水探放提供了三维靶区。该方法对于回采工作面顶板的砂岩水、岩溶水及老空水超前探测具有应用价值。     

贵州六枝特区郎岱区块煤层气开发潜力评价

郎岱向斜上分布有黑拉嘎井田、归宗井田、郎岱井田、上纳井田、苦竹林井田,通过对各井田煤层的最新钻井、露头地质调查资料及样品分析结果进行研究,对煤层厚度、含气量、渗透性、煤体结构、吸附性、构造条件、水文条件、地应力等参数进行系统分析,采用体积法估算郎岱向斜煤层气资源量,初步评价煤层气可采性和资源潜力。结果表明:郎岱区块煤层气资源量较大、资源丰度较高,含气量较高、煤层渗透较高,地应力低,但由于各煤层的煤体主要为糜棱煤,对地面煤层气开发增加了难度。     

芦岭井田单煤层产气潜力定量评价

芦岭井田10号煤煤储层资料缺乏,通过常规方法难以进行产气潜力评价,采用临储压差、临废压差、有效解吸量、不同解吸阶段煤层气解吸效率等指标,建立单煤层产气潜力评价标准,评价10号煤层的产气潜能并通过工程实践进行验证。结果表明,芦岭井田10号煤层的有效解吸量达到了5. 59m^3,具有良好的产气潜能。10号煤层气生产经历快速解吸、敏感解吸两个阶段,最大解吸效率为5. 43～4. 28 m^3/t·MPa,能够达到工业气流的下限标准。     

高位定向钻孔在上隅角瓦斯治理的研究应用

为了有效解决上隅角瓦斯治理难题,以王家岭矿12318综放工作面为研究对象,基于关键层和"O"型圈理论,确定高位定向钻孔的合理层位。通过对比高位定向钻孔与穿层钻孔的抽采效果,试验表明:相较于普通穿层钻孔,高位定向钻孔有效孔段高达90%,辅助时间降低80%,抽采浓度提高50%,抽采纯量为穿层钻孔的4倍,上隅角瓦斯浓度降至0.31%～0.48%,降本增效显著,证明了高位定向钻孔替代普通穿层钻孔治理上隅角瓦斯的可行性和优越性。     

神府煤田张家峁煤矿烧变岩与水库水力联系研究

为了张家峁煤矿5-2煤工作面安全回采和常家沟水库水资源保护,根据水文地质调查结果,采用水位流量响应法确定了水库水是陈家塔沟泉水的来源;按照水库、烧变岩、泉点的地质关系分析了水库补给泉水的通道,认为4-2煤烧变岩与水库存在水力联系,为开采煤层上覆烧变岩帷幕截流工程提供了重要的依据。烧变岩帷幕截流工程及相应水文地质工作证明了研究成果。     

我国关闭/废弃矿井资源综合利用形势分析与对策研究

长期的矿产资源开采形成了数量众多的关闭/废弃矿井(山),包括煤矿、金属和非金属矿等。矿井关闭废弃后仍赋存着方方面面的可利用资源,除了伴生的各种矿产资源外,还拥有巨大的地下空间资源(采空区和巷道),特别是部分井下仍然有多种废弃物(设备、材料等)和空间设施可再利用。通过总结一些关闭/废弃矿井资源综合利用状况,研究其功能定位和综合利用战略,并提出将关闭/废弃矿井资源综合开发利用与国家和区域经济、社会发展统筹部署的思考与建议。     

地震超前探测技术在老窑采空区探测中的模拟与应用

巷道前方的地质异常与巷道内地震测线存在角度关系,依据地震超前探测原理,其反射波时距曲线为一直线且呈现负视速度特征。据此建立一采空区地震超前探测模型,以研究采空区条件下检波器后置观测系统的地震波场传播特征。通过对全空间地震波场的分析发现,距离震源越远的检波器越先接收到迎头前方异常界面的PP波与S-S波,为此采用τ-p域滤波或F-K域滤波对地震波场进行分离解释。以山西临汾某矿井2号煤层老窑采空区超前探测为例,通过反射波提取、绕射扫描及叠加偏移对巷道前方进行成像,解释迎头前方35m处存在异常,经钻探验证其为老窑采空区,取得了较好的应用效果。     

青藏高原煤炭资源潜力综合评价研究

西藏和青海地区开展了多次煤炭资源潜力调查工作,但由于煤炭地质工作程度低,极大的制约了青藏高原煤炭资源潜力的评价工作。以整个青藏高原为单元,在系统梳理煤炭资源预测区煤炭资源条件、开采技术条件、开发条件、生态环境条件的基础上,选用层次分析法,将四个评价条件量化为8个评价指标、20个评价参数,建立了青藏高原煤炭资源潜力评价体系,对青藏高原61个煤炭资源预测区垂深600m以浅的煤炭资源量进行了综合评价。划分出有利区18个、中等区23个和较差区20个,并提出了青藏高原地区下一步煤炭地质工作的方向。     

天山造山带东段构造变形对增生造山末期的响应

天山造山带位于中亚造山带最南端,是研究和认识中亚造山带晚古生代增生造山过程的关键地区。本文聚焦于天山造山带东段发育的最晚一期脆韧性构造变形,通过对阿其克库都克断裂带、康古尔断裂带和哈尔里克构造带等变形带内的构造几何学和运动学特征解析,认为阿其克库都克断裂带表现为由南向北逆冲兼右行剪切变形特征,康古尔断裂带表现为南北向挤压兼右行剪切变形特征,哈尔里克构造带表现为由北向南的逆冲叠加稍晚期的左行走滑剪切变形特征。结合大量已有的构造热年代学数据分析,指出各构造单元内最晚一期脆韧性变形时间为二叠纪晚期-中三叠世,指示该时间段内近东西走向的天山造山带东段和北西-南东走向的东准噶尔造山带与西侧哈萨克斯坦弧形造山系呈现为三向汇聚的动力学特征,代表中亚造山带增生造山末期的演化特征。     

矿井地质灾害要素与地质灾源体辨识评价

矿井地质灾害严重威胁人民生命财产安全,深入认识成灾机理与相关要素,准确辨识地质灾源体并评价其致灾危险度,是煤矿防灾减灾保障安全开采不可或缺的基础性工作。本文通过分析矿井地质灾害典型案例,认为矿井地质灾源体是在煤矿采掘过程中具有发生矿井地质灾害潜在危险的地质体,包括煤层及其围岩以及存在其中的地下水与瓦斯等,具有地源性、隐蔽性、触发性、可控性等主要特征;矿井地质灾源体是矿井地质灾害的内因,煤矿采掘活动是触发矿井地质灾害的外因,地质影响因素和人为影响因素可能提高或降低矿井地质灾害的危险程度;并提出了辩识地质灾源体和评价其致灾危险度的具体方法。     

姬塬北地区延长组长7-长8油层组泥岩地球化学特征与地质意义

基于对鄂尔多斯盆地姬塬北地区上三叠统延长组长7、长8油层组泥岩样品微量元素和稀土元素的测试分析发现,长7、长8油层组泥岩REE富集,Eu总体上呈明显的负异常;REE分布模式图显示轻、重稀土元素分异明显,曲线在La-Eu段表现为斜率较大的"右倾型",在Gd-Lu段表现为斜率较小的"平缓型"。结合Sr/Cu、Sr/Ba、V/(V+Ni)、Ceanom等特征参数的分析发现,长7、长8油层组泥岩形成于温湿、微咸水、还原水体的沉积环境。泥岩(La/Yb)N地化指标显示悬浮物颗粒总体表现为沉降缓慢,沉积速率低,由下至上泥岩悬浮物沉积速率表现为由高到低的变化趋势。同时,δCe、δEu及La/Lb-∑REE判别图解,指示长7、长8油层组泥岩母岩以花岗岩为主,同时有少量碱性玄武岩的混入,源区构造背景为大陆边缘环境。