矿井瞬变电磁采煤工作面低阻异常交集法

基于瞬变电磁法探测理论,结合井下瞬变电磁探测试验,研究井下瞬变电磁探测采煤工作面巷道的影响以及探测方法,提出矿井瞬变电磁探测采煤工作面"交集法",即在井下实际探测方面,需要在采煤工作面的两条巷道内做工作。在山西吕梁某矿对该方法进行了试验验证,结果表明,采用"交集法"探测结果比较准确,可提高探测精度,减少钻探工作量,是目前矿井瞬变电磁法探测采煤工作面较为可靠的方法,建议在煤矿中推广使用。     

矿井顶板水害预测与防治专家系统

影响顶板水涌出的因素是多方面的，不仅与含水层本身的类型、特征、赋存条件有关，而且还与煤层顶板各隔水岩层的水文地质条件、地层结构及采矿地质条件有关。本文在分析矿井顶板水危害现状及相关专家系统研究概况的基础上，研究了顶板富水性分区的影响因素，以信息拟合方法完成了顶板富水性分区，并以此为基础，结合模糊理论，完成了综合模糊评判决策系统，最后进行了实例验证。     

瞬变电磁法在探测龙固煤矿工作面底板水的应用

结合龙固矿井地质条件,采用瞬变电磁法对其太原组21煤工作面含(导)水构造及进行探测。测线沿材料道、溜子道及切巷布设测线3条,共103个测点,测线总长1 000m,探测方向为各巷道直接底板与斜下方向。通过各巷道不同方向TEM视电阻率拟断面图可以发现,材料道及切眼底板及斜下方的视电阻率较大,无明显异常存在;溜子道底板及斜下方自切眼开始至80m处的区间内视电阻率为条块状高阻区,无水文异常。该结论为工作面底板打钻放水及底板注浆加固工作提供了可靠的地质依据。     

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。     

矿井瞬变电磁法探测井下工作面顶、底板的含水构造

将地面瞬变电磁法应用于煤矿井下，探测矿井下采煤工作面顶、底板的含水构造。对矿井瞬变电磁法的基础理论进行了分析，对矿井瞬变电磁法探测工作面顶、底板的含水构造应用技术进行了系统研究。     

矿井工作面底板水害探查方法对比试验

矿井工作面底板探水电法穿透方式较多,且特点各异.通过室内实验模拟井下常用的单极—偶极法、平行双极—偶极法以及双巷并行电法技术,分析三种探测方法的优缺点,为工作面底板水害实测提供参考.结果表明:三种方法采集数据各有特点,对于异常体均有反应.单极—偶极法采集数据量有限,其探测结果的收敛性稍差;平行双极—偶极法数据采集量较大,但数据采集效率相对较低,施工时间长,适合进行小范围探测;双巷并行电法技术的数据采集量大,数据采集效率高,目标体收敛性好,其面内底板赋水区的空间范围判断准确,适合于进行精细探查.     

最优分割法在采煤工作面突水量预报中的应用

矿坑突水量预报是一个在理论和实践上尚未解决的问题，本文首次将最优分割应用于突水水量预报问题中，确定出适合于采煤工作面突水量的预报方案。最优分割法是以因子的取顺序对预报量进行最优二分割的，如果因子与预报量之间呈正相关、负相关或某种趋势联系，这些规律往往在因子分段之后才能反映出来，这正是其它预报方法无法比拟的。     

直流电阻率法与工作面透明化

通过先进的勘探设备与技术实现综采工作面的透明化,使煤层信息更加全面、准确,可为综采工作面的智能化生产奠定坚实的基础。直流电阻率法是矿井物探常用方法,其稳定性好、抗干扰能力强,对低阻体和高阻体都有灵敏的反映能力,因此直流电阻率法是实现工作面透明化的关键手段之一。为探究直流电阻率法在工作面透明化中的应用效果,对工作面探明含水构造、巷道迎头超前探测等问题,分别使用不同的工作方法对两种问题的响应特征进行三维正、反演。结果表明在对应的工作方法下得到的三维直流反演数据分布规律与初始模型基本一致,有良好的高、低阻体区分能力。对实际工程中直流电阻率法在工作面透明化中的应用有一定指导作用。     

高密度电阻率法在咸水入侵监测中的应用

应用高密度电阻率法测量手段,结合水质调查取样,对山东寿光市咸水入侵过渡带的基本特征进行了研究。通过对典型高密度电阻率法测量剖面的视电阻率进行分析,初步确定10 Ω;m作为该区域咸淡水分界线的视电阻率指示值,并初步推断了咸淡水过渡带的咸水区、咸淡水过渡区及淡水区的位置。结果表明高密度电阻率法具有高效、省时、成本低等优点,可以配合其他方法,作为大范围咸水入侵监测的有效手段。     

高密度电阻率法在丹江口水源区尾矿坝监测中的应用

以丹江口水源区某铁矿尾矿库为例,采用高密度电阻率法对尾矿库进行了拟三维探测,针对出现的疑似渗流通道开展了尾矿坝二维精细剖面探测,查明了4处尾矿坝结构薄弱区;同时,鉴于渗漏主要由地下水运移作用导致,在雨季前后对尾矿坝进行了三次监测研究,得到了坝体电性结构的动态响应,确定了1处疑似泄露点,验证了高密度电阻率法在尾矿坝监测应用中的可行性,为尾矿坝稳定性研究提供了一种技术手段。     

基于顶板水预疏放的首采工作面涌水规律

为了建立符合蒙陕接壤区煤炭开采防治水技术体系,以纳林河二号矿井首采工作面为例,开展了覆岩破坏规律、水文地质条件、涌水量预计、顶板水预疏放等研究,结果表明：应用钻探取心、钻孔冲洗液漏失量观测和钻孔彩色电视探测手段,实测得到首采工作面导水裂缝带高度为103.23 m,裂高（导水裂缝带高度）采厚比为18.8,导水裂缝带可沟通3段含水层,其中直罗组底部含水层钻孔涌水量92.0~136.0 m³/h、水压4.0~5.6 MPa,呈\     

煤层底板突水综合监测技术及其应用

底板岩溶水害是华北型煤田较为普遍存在的问题,因其具有隐蔽性、突发性的特点,防治水工作面临巨大的问题和挑战,因此,底板突水监测预警已成为煤矿安全生产过程中的必要措施。底板水害的形成和发生都有一个从孕育、发展到发生的演变过程,在此过程的不同阶段,底板裂隙、岩层视电阻率等均会释放出对应的突水征兆,及时、准确、有效地采集这些信息,根据这些信息判别突水过程中的具体水文地质特征,为建立突水监测系统奠定了基础。根据突水三要素,在葛泉煤矿东井11916工作面,利用井-地-孔微震监测技术和视电阻率监测技术构建了底板突水综合监测系统,对引起突水的导水通道和水源2个要素进行实时监测。监测结果表明：正常情况下,11916工作面回采过程中底板破坏深度为20~25 m,但是在2019年9月14日工作面推进到中间巷道时,运料巷和中间巷来自顶板的压力对底板破坏的叠加作用,以及附近的陷落柱原有破裂,致使该位置底板破坏深度加大,达到30~35 m,底板本溪灰岩水通过导水通道进入运料巷,底板出水2 m³/h,从视电阻率监测结果中不难发现1个低阻异常体从底板下逐步向上发育的过程。利用井-地-孔微震监测技术和视电阻率监测技术构建的底板突水综合监测系统能够捕捉到底板突水征兆,对于预测重特大水害事故的发生具有重要意义和实用价值。     

井-孔联合微震技术在工作面底板破坏深度监测中的应用

准确预测底板采动破坏深度是承压水上采煤底板水害防治中的一个关键问题,对于防治水方案的制定至关重要。根据山西保德煤矿的地质特征与工作面布置特点,采用高精度井-孔联合微震监测技术,对81307工作面底板破坏深度开展实时监测。利用锤击方法,标定了定位参数,验证了定位精度,确保微震监测系统的定位精度能够满足防治水要求,监测期间工作面回采600 m。监测结果表明：底板破坏深度为30 m,其中在81308二号回风巷下方破坏较深,81307一号回风巷下方破坏只有15 m,工作面超前破坏距离为25 m,监测结果与相邻81306工作面利用压水试验测量的底板破坏深度基本一致。研究表明,井-孔联合微震监测技术可以获得工作面底板破坏深度及其空间分布特征,更好地为煤矿防治水服务。     

采场工作面顶板突水的渗流场分析

应用东北大学岩石破裂与失稳研究中心(CRISR)自主开发的F-RFPA2D渗流与应力耦合分析系统,对煤层顶板随着开采的逐步进行,采动裂隙逐渐向上发展并最终与含水层连通,进而发生顶板突水的全过程进行了数值模拟,直观地显示了煤层顶板的变形、破坏过程以及渗流场在整个岩体的运移过程及其突水前后渗流场的变化情况,从而较好地揭示了顶板突水过程。      

时间序列模型在工作面涌水量预测中的应用

在矿山实际生产过程中,涌水量预测对于矿山防治水具有重要意义。以山东郓城煤矿1301工作面为研究对象,先不考虑季节性因素影响的条件下,采用时间序列分析模型ARIMA建立涌水量与时间的函数关系,迭代拟合结果精度低,表明郓城煤矿1301工作面涌水量时间序列受季节性因素影响;在此基础上,基于时间序列加法分解原理,分离提取涌水量时间序列中的长期趋势、季节指数、循环因子和随机变动参数,并应用熵权法确定各参数权重,建立工作面涌水量预测的非线性回归修正模型,并将模拟预测结果与忽略季节效应的ARIMA模型预测的涌水量进行对比,结果表明,建立的非线性时间序列模型计算的涌水量更为接近实测涌水量,验证了方法的准确性。研究成果将为矿井涌水量预测提供新思路。     

煤矿工作面底板突水灾害预警重点监测区域评价技术

准确圈定煤矿工作面底板突水预警重点监测区域,实现监测位置和潜在突水点位置在空间上的匹配,是突水灾害预警急需解决的问题之一。为研究煤矿工作面底板突水灾害预警重点监测区域评价技术,采用水文地质分析、GIS空间分析及ANN预测等技术手段,建立了底板突水灾害预警重点监测区域评价指标体系,提出了将不连续指标转化为连续指标的方法,建立了评价模型,研发了重点监测区域评价GIS系统,实现了煤矿底板突水灾害预警重点监测区域GIS与ANN耦合评价技术,最后以赵庄煤矿5303回采工作面底板突水监测预警为例,利用研发的系统圈定了该工作面重点监测区域。研究表明,确定预警重点监测区域的影响因素主要有含水层水压、含水层富水性、含水层防（隔）水煤岩柱厚度、老空区危险性指数、断层危险性指数、陷落柱危险性指数和封闭不良钻孔危险性指数,利用分段函数可以有效将不连续指标转化为连续指标,研发的评价系统可以实现煤矿突水灾害预警监测位置自动评价,评价结果与现场揭露及水害预警系统监测结果一致。     

超大采高工作面顶板电阻率监测可行性试验

顶板覆岩破坏是造成回采工作面突水的主要原因之一,利用矿井电法进行顶板电阻率监测可以对覆岩破坏情况进行动态探查,但是超大采高工作面顶板电阻率监测面临着常规方法音频信号难以穿透、顶板监测电极埋设施工困难以及回风巷顶板监测电极难以保护等问题。为了解决上述问题,利用音频电透仪和回采工作面电阻率监测系统开展了超大采高工作面顶板电阻率监测可行性试验研究。结果显示：单极-偶极装置音频信号透视穿透距离可达340 m;锚杆可以作为监测电极进行电流发射和信号采集;可以将回风巷监测电极布置于巷道底板加以保护。在某矿超大采高工作面部署了回采工作面电阻率监测系统,信号测试结果与可行性试验的结论一致。     

基于物联网的自动化监测系统在地质灾害监测中的应用

地质灾害监测是地质灾害预警和安全防治的重要技术手段,对保障经济建设和人民生命财产安全意义重大。针对传统地质灾害监测工作的不足,研究了一种基于物联网的地质灾害自动化监测系统,该系统以GNSS、智能全站仪、滑动式倾角仪和多源传感器自动化监测技术为核心,包括数据采集、数据传输、数据处理、数据展示4个子系统。结合某项目边坡监测应用实例,实现了地质灾害的自动化监测和实时预警功能,在地质灾害监测中具有较高的应用价值。     

断裂结构面对回采工作面矿压及顶板稳定性的影响

通过对现场观测和数值模拟分析,系统研究了断裂结构面对回采工作面矿压分布和顶板稳定性的影响。研究结果表明,回采工作面顶板断裂结构面有3种典型组合类型,即“正三角形”结构、“川字形”结构和“倒三角形”结构。在工作面开采过程中,“正三角形”结构顶板稳定性差;“倒三角形”结构顶板稳定性好;而“川字形”结构顶板能形成结构平衡且稳定。由于断层使介质不连续,导致初始应力场挠动,局部产生附加应力,在断层带附近形成低压力区和高应力集中区带,比较明显的影响范围距断层面大约10~30 m。当工作面推进到高应力集中区带时,工作面前方煤(岩)体中支承压力明显增大,支承压力峰值位置向前方煤岩体中转移,易于发生冒顶事故和其他矿井动力地质现象;当工作面推进到低应力区带时,压力峰值降低,顶板稳定性差。