小煤窑采空区物探技术在铁路工程地质勘察中的应用

综合勘探阶段的实际情况、探测深度和探测精度等因素,探讨了物探方法的选择及其组合特点,归纳了各种物探资料对应的小煤窑采空区的异常特征。通过单一或综合物探方法,结合地质调查及钻探资料,可划分出小煤窑采空区的发育段落并指导钻探孔位的布置,部分或比较宏观地解决了小煤窑采空区的勘察问题。同时,根据物探资料可对采空区的工程地质条件进行评价。     

基于突变理论的小煤窑采空区失稳判据及应用

小煤窑采空区突发性垮塌灾害是榆神府矿区重大地质灾害问题之一。采用工程地质分析及数理推导的方法,分析了小煤窑采空区成灾条件及致灾机理,构建了顶板–残留煤柱岩石力学系统,推导了基于尖点突变模型的采空区系统失稳力学判据。以枣稍沟小煤窑为例进行分析,结果表明,该方法简便实用,计算结果可靠,为小煤窑采空区稳定性定量评价提供了一种新途径。      

模糊相似比在电探小煤窑中的应用

应用模糊相似比原理,对电探小煤窑中的电测深曲线进行相似比计算,较准确地确定出小煤窑开采范围内的煤层、煤柱和采空区,提高了电测深曲线的定量解释精度。      

综合勘察方法在蒙华铁路石膏矿采空区选线勘察中的应用

以蒙华铁路荆沙段石膏矿采空区勘察为例,介绍了采用遥感解译、调查访问、勘探验证相结合的采空区综合勘察方法。针对铁路穿越采空区选线重点关注的问题,提出了采空区勘察的工作思路,阐述了卫片、航片、多时相分析的采空区遥感解译方法,提出采空区调查访问时应重点关注的问题及如何开展综合分析,并提出应根据区域地质条件、采空区发育特征、勘探方法的适用性、场地条件等,合理选择勘探验证方法。最后,通过实例分析,介绍了金陵、宝安石膏矿采空区的综合勘察,可为类似采空区勘察提供借鉴和参考。     

三高测量技术探测煤窑采空区

结合黄陵矿区煤窑采空区的探测实例,介绍了一种新的高密度电法探测技术--三高测量技术及其运用效果,这种方法技术对煤窑采空区的探测较直观有效.     

煤田多层采空复杂区物探综合解释技术的应用

随着各地兼并开发的老煤窑、小煤窑比例的增加,煤田开采所面临的地质问题、尤其是采空区越来越复杂,掘进中极易引发突水事故。针对这一问题,笔者阐述了三维地震、高密度电法、可控源电法一体化综合物探解释技术用于解决煤田多层采空复杂区勘探研究方法,实际勘探结果证明,综合物探解释技术能有效地解决煤矿采空复杂区勘查。     

基于地震属性分析的红柳林煤矿采空区解释

以红柳林煤矿采空区的三维地震勘探为例,对房柱式采煤形成的采空区的地震波场进行了正演模拟,分析了不同采空区地震波振幅特征、频谱特征及绕射波对采空区地震响应的影响;利用均方根振幅(RMS)属性圈定了小煤窑采空区范围。钻探验证结果表明,利用地震属性解释采空区的应用效果良好。      

南钦铁路工程中煤矿采空区的防治探讨

新建南钦铁路DK93至DK95区段,经过正在开采的稔子坪煤矿及已停采大硐、横岭煤矿与个别小煤窑。基于已有的采空区可能危及拟建的铁路,运用现场调查、专项地质测绘、地质钻探、测井、地面物探、跨孔地震成像法等勘察方法,结合所收集到的采矿资料,对铁路沿线的采空区进行了危险性评估。评估结果认为,横岭、大垌煤矿开采遗留的采空区在DK93+300至DK94+200区段,地表变形剧烈,对工程建设的安全影响极大。针对不同地段的情况,采取了高压注浆充填和地面深坑清污、回填碎石土、浅层固结等方法进行处理,对现采矿井提出了留设保安煤柱、减少地下水抽排量、进行长期跟踪观测的预防建议。     

综合物探在内昆铁路二道桥双线大桥煤窑采空区探测和桥墩变形原因分析中的应用

本文介绍采用综合物探手段探测煤窑采空区的方法原理。通过物探工作,划分了采空区塌陷所产生的裂隙带、塌落区、变形区及其裂隙中所形成的富水岩性,达到间接探测煤窑采空区的目的。通过对比前后两次物探资料,对桥墩变形原因进行了分析,可为后续的整治设计方案提供依据。     

易自燃煤层综放工作面采空区自然发火防治数值模拟

本文针对古山矿065-2大倾角易自燃综放工作面上部有小煤窑火区和上分层火区、且自然发火期仅为15d、工作面火灾防治极其困难的问题,采用在采空区埋设束管、取样化验采空区气体成分的方法,得出采空区气体浓度场分布,划分工作面采空区的自燃＂三带＂,计算出工作面日最小推进度为2.54m。运用Comsol软件,通过对采空区氧浓度进行数值模拟,并与实测采空区氧浓度进行对比验证,结果证明基于Comsol模拟采空区氧浓度分布是可行的,为易自燃煤层综放工作面采空区自然发火防治提供了可靠的理论指导。     

基于瞬变电磁法的陇东煤矿采空区水文地质勘探技术研究

煤矿开采会破坏地层地质结构,造成采空区地表断裂、下沉塌陷等危害。为避免这一问题,需准确探测煤矿采空区水文地质,为此提出基于瞬变电磁法的煤矿采空区水文地质勘探技术。该方法以甘肃省陇东煤矿采空区水文地质为主,分别分析了甘肃省煤矿采空区的地形地貌、地层岩性、水文地质特征,根据分析结果估算瞬变电磁法在水文地质勘探时的最大勘探深度,确定瞬变电磁法的工作参数。依据勘探结果确定煤矿采空区水文地质的异常范围,以此实现煤矿采空区水文地质勘探研究。在实际应用中有效探测出了地层塌陷位置发生高阻半闭合异常现象,且除高压线外煤矿采空区其余位置的干扰电压较小。     

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。      

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。      

贵州纳雍普洒滑坡动力触发机制离散元模拟分析

采用UDEC离散单元法数值模拟,再现了贵州纳雍张家湾镇普洒滑坡在煤层采空区、深大岩溶裂隙、强降雨和回采爆破振动协同作用下的动力响应特征,揭示出该崩滑的动力触发机制与主控因素。结果表明:（1）在原始坡体下伏煤层自下而上依次开采时,其采空区上覆岩层中“冒落带”、“裂缝带”和“弯曲下沉带”范围逐渐扩大,当位于最上部的煤层被开采后,其上覆岩层中发育的“弯曲下沉带”已触及坡脚;期间该原始坡体处于累积变形阶段,其变形具有明显的整体“下座”和“顺时针旋转”特征;（2）在强降雨作用时,已受采空区作用的坡体进入累积变形扩大阶段,其宏观变形仍具有“下座”和“顺时针旋转”特征;（3）当回采爆破振动持续作用时,已受采空区和强降雨耦合作用的变形坡体进入持续“渐进损伤”、“临界崩滑”、“解体破碎”、“震荡抛射”和“堆积压实”动力响应阶段,期间滑坡体宏观位移表现出明显的“下座”、“溃屈”和“顺时针旋转”特征。      

Research and Application of In‐seam Seismic Survey Technology for Disaster‐causing Potential Geology Anomalous Body in Coal Seam

In order to effectively detect potential geology anomalous bodies in coal bearing formation, such as coal seam thickness variation, small faults, goafs and collapse columns, and provide scientific guidance for safe and efficient mining, the SUMMIT-II EX explosion-proof seismic slot wave instrument, produced by German DMT Company, was used to detect the underground channel wave with the help of transmission method, reflection method and transflective method. Region area detection experiment in mining face had been carried out thanks to the advantage of channel wave, such as its great dispersion, abundant geology information, strong anti-interference ability and long-distance detecting. The experimental results showed that: (1) Coal seam thickness variation in extremely unstable coal seam has been quantitatively interpreted with an accuracy of more than 80% generally; (2) The faults, goafs and collapse columns could be detected and predicted accurately; (3) Experimental detection of gas enrichment areas, stress concentration regions and water inrush risk zone has been collated; (4) A research system of disaster-causing geology anomalous body detection by in-seam seismic survey has been built, valuable and innovative achievements have been got. Series of innovation obtained for the first time in this study indicated that it was more effective to detect disaster-causing potential geology anomalies by in-seam seismic survey than by ground seismic survey. It had significant scientific value and application prospect under complex coal seam conditions.     

浅埋煤层房柱式采空巷道地震物理模型设计及制作

针对陕北浅埋煤层房柱式采空区探测精度不高的问题,制作地震物理模型进行浅埋煤层房柱式采空区物理模拟研究。按照物理模拟几何尺寸和波阻抗相似比原则设计地震物理模型;进行大量相似材料配比试验,确定低速黄土层相似材料为环氧树脂和硅橡胶(1∶1.2),泥岩相似材料为环氧树脂、硅橡胶和滑石粉(1∶0.2∶0.6),煤层为环氧树脂和硅橡胶(1∶0.4),泥质砂岩相似材料为环氧树脂和滑石粉(1∶0.8),砂岩为环氧树脂和滑石粉(1∶1.2);采用数控雕刻机雕刻煤层采空区及巷道保证高精度,利用浇筑法和粘接法相结合制作采空区夹心层及煤层倒扣浇筑的方法解决采空区巷道内留存空气的模型制作工艺难题,完成了房柱式采空巷道地震物理模型制作。经测量,物理模型的单层形态测量精度为0.2 mm、速度相对误差小于5 %、密度绝对误差为±0.3 g/cm3,满足模型设计要求。      

数字测井在福建清流马地煤田勘查中的应用

清流马地煤矿的勘查实例,说明综合数字测井在煤田勘查中能显示煤层分布状况,可有效地对煤层与围岩进行分层,解决地质问题直观,效果较好。     

准南煤田白杨河—四工河普查区构造特征分析

文章运用板块理论总结出新疆准南煤田白杨河－四工河普查区的构造特征，分析了其成因及构造演化，并预测了普查区外围的煤层及煤层气资源。     

独头巷道超前勘探的有效手段——瑞雷波勘探技术井下超前勘探试验结果述评

迄今,用于煤矿井下独头巷道超前勘探的有效手段寥寥无几。常规的钻探方法费工、费时、效率很低,而且有引起突水的危险。瑞雷波勘探方法是一种使用瑞雷面波作为有效波进行零到几十米范围内地震勘探的新型物探方法。它的测线基距与勘探深度的比值可以达到1∶20以上,即1～2m的测线布置,勘探深度可达30～40m以上。完全适用于独头巷道超前勘探的需要。把这样一种地面地质勘探的方法技术移植到井下,在煤巷、岩巷中进行超前探测断层、空巷、冲刷带的试验并获得成功,无疑为煤矿井下独头巷道的超前探测开创了一种全新的物探手段,必将在煤矿的安全掘进和生产方面发挥重要作用。      

我国建(构)筑物场地下伏煤矿采空区勘察技术进展

煤矿采空区勘察是制约上方场地能否进行工程建设及长期安全运营的重大技术难题.以我国煤矿采空区勘察技术规范制定为时间脉络,回顾了近30年来在采空区勘察方法、变形预测、稳定性评价等方面所取得的成果,指出了目前勘察实际工作中遇到勘察大纲编制指导性不强、钻探技术要求与勘察工作结合不紧密、工程物探难以满足勘察需求、勘察成果综合分析...