高分辨率地震技术探测采空区研究——以贾汪煤矿区为例

高分辨率地震技术可广泛用于工程物探。本文主要利用高分辨率地震勘探探测采空区的位置和范围，为建筑物地基稳定性的评价提供可靠的依据；同时，从理论分析和野外试验两方面探讨了高分辨地震技术的野外数据采集、资料处理和资料解释，并简单介绍了在贾汪矿区的应用效果。研究结果表明，高分辨率地震技术能查明建筑场地内的采空区     

三维有限元在地下采矿设计中的应用

采用三维有限元方法模拟大团山矿床主矿体的整个回采过程，对永久保安矿柱和采空区顶顶围岩的稳定性等进行了预测，提出了合理的矿柱宽度和改善顶板采空区顶板稳定性的加固措施，加因回采设计方案的确定提供了比较可靠的科学依据。     

离心模型试验与数值模拟相结合研究采空边坡渐进破坏特性

以贵州六盘水地区煤层开采为工程背景,采用离心模型试验与数值模拟相结合的方法研究了采空条件下边坡的渐进破坏过程及破坏模式。基于离心模型试验得到了开采过程中边坡的位移场,并采用FLAC~(3D)对离心模型试验过程进行了数值模拟,数值与试验结果得出的边坡位移时程曲线吻合程度较高,塑性区分布与试验点对分析得到的滑裂面破坏过程与路径基本一致。通过对比、融合离心模型试验观测与数值模拟结果,表明贯通坡脚与采空区的滑裂面由下向上形成,且总体发生剪切错动破坏,贯通坡肩与采空区的滑裂面由上至下发生复杂的破坏过程,初始阶段滑裂面发生张拉破坏,中间阶段同时发生张拉与剪切破坏,末尾阶段发生剧烈的剪切滑移破坏。     

北方某废弃矿区地下水污染帷幕注浆应急处置研究

随着我国煤炭资源的枯竭,大量矿山关闭,遗留了广大的地下采空区场地。不少化工企业向废弃矿井内倾倒化学废液等导致了矿区地下水污染事故,威胁地下水水源地的水源安全。针对此类复杂场地条件下污染事故的应急处置案例和经验都非常少,本文以北方某废弃矿区地下水污染注浆帷幕应急处置为例,通过对矿区地质条件的分析、地下空间结构和地下水流场的刻画,构建三维地质模型,以模型为基础设计帷幕注浆工程并实施,研究复杂场地条件下开展帷幕注浆应急处置的重要内容和决定因素,并利用场地地下水样品监测结果,分析研究帷幕内外污染物浓度分布特征及差异,找出地下水运移规律,评价注浆帷幕效果。研究表明：在事故井周边100 m范围实施的帷幕注浆工程,对污染物运移的封堵效果显著,帷幕注浆内外污染物含量差距明显。一期检测结果显示帷幕注浆范围内地下水中二氯甲烷浓度最高1390 μg/L,帷幕范围外最高浓度仅为8. 07 μg/L;二期检测结果为污染物检出浓度大于5 μg/L的区域全部位于帷幕范围内,帷幕范围外均未检出。同时污染物的分布特征指示着地下水沿巷道运移成为最主要的形式,对地下空间结构的精准刻画是决定帷幕注浆工程成效的重要因素。     

瞬变电磁方法在探测煤矿浅层高阻采空区中的应用

过去在煤矿浅层高阻采空区探测中,普遍认为高密度电法为较好的方法,而瞬变电磁法通常被认为其对低阻反映较灵敏,对高阻反映不灵敏,而很少采用,但我国内蒙、山西等地,地表沟壑纵横,高差较大,不具备高密度电法的施工条件。因此,笔者给出一种在较小线框下进行的瞬变电磁方法,通过配合高发射频率和大发射电流,能够比较清晰的反映出地下高阻目标体,以此说明,针对地形起伏较大,不适合高密度电法施工的地方,小框瞬变电磁方法可以在一定程度上解决煤矿中不含水采空区的物探手段问题。文中参考煤矿不含水采空区埋深较浅的情况,设计了理论模型,正演计算得到的效果良好,对高阻的反映较为灵敏,并在鄂尔多斯地区某煤矿实际应用了该方法,得到的结果与开挖情况相符合,对煤矿生产起到了很好的指导作用,这表明该方法是切实有效的。     

综合物探方法在太原市蒙山采空区探测中的应用

针对太原市蒙山煤矿采空区地形起伏较大、需弯线测量等因素制约的特殊场地条件,提出了阵列形式观测的高密度电阻率法和单点测量方式的瞬变电磁法相结合的综合物探方法.前者二维异常反演分辨率较高,可弥补瞬变电磁法浅部探测盲区,后者具有探测深度大的优势,采用一维异常反演方式可弥补高密度电阻率法受剖面折线展布和地形起伏影响的缺点.由此查明了该矿区采空区的位置及分布情况,后期钻探验证表明所采用的综合物探方法是行之有效的.该综合物探方法组合模式实现了两种物探方法的优势互补,可为同类场地条件下探测煤层采空区提供有意义的借鉴.     

链子崖T_8－T_（12）缝段地下水的侵蚀性及其工程对策

在简述地形地貌、气象水文、构造部位和岩石组成等地质环境因素的基础上．本文重点研究了链子崖危岩体煤层采空区地下水的水化学类型及其对工程结构的侵蚀等级．并提出了地上排水、地下排水与采用抗侵蚀工程材料等综合的工程治理对策。     

软、硬岩体沉陷变形规律研究

煤层顶板覆岩一般以页岩、砂岩、灰岩等沉积岩为主,其物理力学性质差异很大。研究了应用模型实验方法探索煤层采后顶板沉陷变形的变化规律,为评价采空区沉陷稳定提供了依据。     

高密度电法的三维数据场可视化

高密度电法是重要物探方法之一,由于它具有施工快捷、分辨率高、可靠性好、图像直观等优点,已被广泛应用于寻找金属非金属矿、地下水及各类工程地质勘察等众多领域.目前,该方法在数据资料处理方面还局限在二维图像.本文结合在山西阳泉复杂采空区利用高密度电法和高精度GPS测量联合勘察的工程实例,基于WinDisp软件平台,实现了高密度电法的三维数据场可视化,构建了视电阻率参数下的三维地质体结构模型,并且可以任意移动、旋转、切片、分层显示、实时显示真实地理坐标等.该模型客观、真实、形象地反映了电性异常的三维地质结构,为高分辨率预测复杂采空区的空间分布特征提供了直观、可靠的资料.