矿井地质雷达超前探测方法及应用研究

为保证煤矿安全施工与开采,落实"有掘必探"原则,达到准确识别矿井灾害源、降低风险的目的,采用地质雷达方法进行超前探测具有探测精度高、施工方便及处理解释高效的特点。通过对山西某煤矿进风巷和回风巷地质雷达探测的实际应用,分析了地质雷达的工作原理、探测方法及数据处理流程。采用50、200 MHz两种频率雷达对掘进巷道掘进工作面面进行超前探测,准确探测了前方50 m范围内地质情况。通过与掘进段实际揭露进行验证,探测显示的陷落柱、破碎带及煤岩交界面均与实际对应较好。结果表明,矿井地质雷达超前探测具有较好的探测效果,可以为巷道掘进提供有力的技术支持,是矿井超前探测的高效、高精度探测新方法。     

煤矿小褶皱构造地质雷达超前探测技术研究与应用

为研究地质雷达在煤矿掘进巷道小褶皱构造探测的应用效果,基于时域有限差分数值分析原理,开展了小褶皱地质雷达超前探测正演模拟,分析了其响应特征,并通过在象山矿井的现场试验,有效探查了掘进巷道前方的小褶皱,以正演分析和井下试验结合的方式,验证了地质雷达可有效应用于煤矿小褶皱构造的探查,指导巷道安全掘进。     

煤矿巷道快速掘进的“长掘长探”技术

煤矿巷道掘进效率低是造成采掘失调的主要原因,而掘进巷道超前探测距离短、精度低,且与巷道掘进存在施工时间、作业空间和探测环境上的矛盾,是导致掘进效率偏低的地质因素,常规的“短掘短探”技术已经不能适应巷道快速掘进对长距离、高精度地质超前探测的技术需求。“长掘长探”的工作模式是以煤矿井下千米定向钻机施工的主孔与分支孔为基础,实现对掘进巷道前方煤层赋存形态、隐蔽致灾地质因素的长距离探查;在定向长钻孔中采用钻孔瞬变电磁、钻孔地质雷达和方位自然伽马等孔中物探新技术,对钻孔径向30 m范围的地质构造、富水异常区进行探测,满足了快速掘进巷道前方长距离、高精度、全方位构造探测和隐患排查的地质需求。工程实践表明：基于“定向长钻孔+孔中物探”的“长掘长探”技术,实现了沿掘进巷道方向的“长距离”探测、巷道周围近距离高精度探测,为巷道安全、快速掘进提供了地质依据;同时,“长掘长探”技术能够满足井下探放水防治水细则的要求,解决了超前探测与快速掘进在施工时间、作业空间和探测环境上的冲突,有助于提高巷道快速掘进的有效时间,具有较好的技术适应性和推广价值,将为今后煤矿巷道快速掘进的高精度长距离超前探测提供可靠的地质保障...     

探地雷达在煤巷掘进中超前探测试验研究

为了准确分析煤矿掘进巷道探地雷达探测地质异常问题,采用井下探测试验跟踪方法,在淮南矿业集团顾北煤矿和顾桥煤矿对探地雷达在井下煤巷超前探测的效果进行了跟踪试验52次,预测预报距离2 390 m,并经过掘进验证,研究了探地雷达在煤矿井下的探测深度、回波异常特征以及探测异常的准确率。研究结果表明:探地雷达在煤层掘进巷道的探测距离达到50 m,探测异常回波特征主要采用波形明显的回波异常法,得到了探测异常准确率为87.5%,较好地指导了煤矿安全生产。     

地质雷达在井巷掘进超前地质预报中的应用

以龙塘沿铁矿为依托,对开拓掘进巷道进行了地质雷达超前探测,通过对探测信号的处理分析,分别对破碎带、富水区域、软弱围岩以及矿岩分界面进行了预报,并进行开挖验证。对各种不良地质情况的地质雷达信号特征进行了分析,初步总结井下地质雷达探测信号解释规律,并对金属矿山井下常见的干扰信号进行了分析。研究结果表明地质雷达可较好分辨不同类型的不良地质体,可在井下巷道超前地质预报中推广应用。     

巷道施工关键技术在金山矿井的研究与应用

金山煤矿正在掘进的某巷道通过区域岩性主要为砂质泥岩和泥岩,岩性多为坚硬-松软岩层,在掘进过程中超前探测和支护作业是保障施工安全的重要步骤。工程中利用地质雷达和钻探技术对未开挖岩体进行超前探测,根据探测结果进行掘进开挖施工。工程实践证明,在巷道掘进过程中采用上述施工方案保障了施工的安全性和巷道围岩的稳定性。     

巷道超前(电法)探测的应用现状与存在的问题

巷道超前(电法)探测在地下工程尤其是煤矿巷道掘进的地质预报方面有着广阔的应用前景和现实需要,文中介绍了该方法的工作机理、解释方法和应用现状,就其中存在的几个问题做了分析并指出了该方法需要突破的技术方向。     

李村煤矿1302运输巷超前地震探测

李村煤矿在1302工作面运输巷掘进过程中,为查明巷道掘进前方可能存在的地质异常,利用地震超前探测的方法对巷道进行了超前探测,并通过探测成果所显示的异常反射界面判断巷道掘进前方是否可能存在地质异常情况,为巷道后续的钻探验证提供了依据,对矿井安全生产有一定指导意义。     

直流电法超前探测技术在含水断层构造探测中的应用

阐述了直流电法超前探测技术的地球物理前提、原理、工作方法和资料解释。在煤矿井下巷道掘进中,查明掘进工作面巷道前方断层、裂隙带、陷落柱等富水异常区位置是煤矿安全生产急需解决的水害问题。为解决此类难题,利用直流电法超前探测技术,对掘进巷道进行超前探测工作。通过在某矿探测实例证明,此方法对含水断层有较好的探测效果,为保证巷道安全掘进起到了关键性的作用。     

直流电阻率法在煤矿巷道超前探测中的应用

煤矿巷道掘进过程中或工作面掘进过程中的地质超前预报关系到煤矿采掘工程的安全、质量和进度,直流电法超前探测技术是煤田水文地质中地球物理超前勘探的重要手段之一。讨论直流超前探测的原理、工作方法及电极布置方式,并将其应用到某矿的超前探测中,实际应用结果表明直流超前探测可以准确反映出巷道前方低阻地质体的空间分布特征,可以为矿井防治水害提供依据。     

基于矿井隧道施工地质雷达预报技术的应用研究（增刊）

采用地质雷达技术对煤矿井隧道进行连续超前探测,研究地质雷达技术在煤矿井隧道施工超前预报中的工作规律。首先通过大量的煤矿隧道地质雷达超前预报探测资料,分析总结出几种煤矿井隧道内典型不良地质体地质雷达异常特征,并深入探讨如何利用这几种地质雷达典型异常特征来解决煤矿井隧道施工地质超前预报问题;其次以贵州六枝某煤矿井隧道地质超前预报为例,采用已总结得到的煤矿井隧道地质雷达波异常特征分别对矿井内部隧道掌子面前方岩溶溶蚀、构造节理裂隙及富水等常见的不良地质异常进行探测分析;最后通过实际隧道开挖来验证地质雷达异常分析结果的准确性,为煤矿井隧道施工提供较准确的预报信息,更好指导隧道信息化施工。     

滇东矿区矿井水害音频电透视探测技术研究与实践

针对我国西南地区煤田水文地质条件复杂,煤矿水害的探测技术研究与实践不足的问题,开展了音频电透视探测技术在滇东矿区的研究与实践。研究了音频电透视探测技术的理论基础、技术特点、施工方法等;在滇东能源雨汪煤矿一井采煤工作面开展了音频电透视探测技术的工程实践,可靠地探测到了采煤工作面内部及其顶底板100 m高度范围内富水区、地质构造带等地质异常体的位置、分布及含水性强弱等,经钻探验证,探测成果可靠性高,为雨汪煤矿一井采煤工作面水害防治工作提供了可靠的地质依据,音频电透视探测技术为雨汪煤矿一井精准治理矿井水害,实现绿色安全开采提供了技术支撑,研究与实践取得的音频电透视法视电导率值等参数,填补了滇东矿区音频电透视探测技术研究与实践的空白,可为类似地质条件下矿井水文地质条件分析提供借鉴,具有一定的理论和现实意义。     

煤炭精准开采地质保障技术的发展现状及展望

我国绿色煤炭资源量有限,实施煤炭精准智能开采是未来绿色采矿的必由之路,其中地质保障技术体系是重要的基础。从煤炭开采基础地质及其勘探、综合地球物理探测、地质钻探和矿井地质信息技术平台等方面,系统地分析了我国矿井地质保障技术体系的现状,提出了煤炭精准智能开采模式下矿井地质保障技术的发展趋势和方向。通过大数据、云计算、互联网等技术平台,采用地质调查、钻探、物探、化探、GIS等多种地学参数信息,构筑基于天空、地面、井孔、地下、采煤工作面、长钻孔等全空间、全方位地质动态模型的保障技术体系,为煤炭精准智能开采提供所需的透明地质条件;研发三维和四维地球物理精细探测新方法、新技术,研制震、电、磁、核、声、光等物理参数主、被动源综合探测与成像智能化仪器设备,实现对开采地质条件的精准判识;发展由探测到监测,以及与掘进机械、采煤机械等一体化的监控预报识别体系,对影响开采的多灾源地质因素进行智能预测及监控,不断建设和完善煤炭资源综合开发保障技术体系;结合移动智能终端APP,逐步完成煤炭资源开发过程中井下图、景、物、人、设备等人机共享共管,实现高度信息化和智慧化,切实保障矿井安全高效生产;通过进一步加强高素质复合型地质专业技术人才培养,开展大尺度模拟实验和技术攻关,做到创新发展和技术引领,着力推进煤炭资源开发利用的新发展。     

大倾角综采工作面过断层支护技术

针对新疆焦煤集团2130煤矿24221工作面遇大面积地质变化带时难以推进的实际问题,对该工作面地质条件和矿压特点进行理论分析,采用锚索支护、做假顶、提溜等技术方案。解决了大倾角工作面遇断层处理困难的问题,实现了大倾角煤层遇断层快速处理的目的。     

晋北煤业工作面煤巷支护技术优化实践

针对近年来许多煤矿工作面煤巷变形大、支护困难等问题,分析了晋北煤业5-101工作面煤巷的具体地质赋存条件,顶板岩层的泥岩等软岩条件时应采取的支护方式。采用工程类比法列举了沙坪煤矿18204工作面、王庄煤矿6207工作面、马道头煤矿2203工作面等3个工作面顶板具体支护参数,综合分析了其支护方式,结合晋北煤业工作面巷道的顶底板特点,进而确定了5-101工作面煤巷采用“锚杆+锚网索+钢带”联合支护方式,并通过理论计算得到了各项支护参数。通过现场应用,该支护方案可以保证5-101工作面巷道的稳定,且可以取得较大的经济效益。     

地面-巷道直流电阻率法探测技术

针对目前直流电阻率法在巷道及工作面周围隐蔽致灾源精细探测方面不足这一现状,结合地面和矿井直流电法工作特点,提出在地面布设场源,巷道内进行接收的地面-巷道直流电阻率法探测技术。在对地面-巷道直流电阻率法基本原理和观测系统设计原则介绍的基础上,分析了偶极源电场及不同深度归一化电位差曲线分布特征。根据煤系地层典型地质构造地电特征建立数值模型,计算结果表明：地面-巷道相比于地面和矿井直流电阻率法具有更高的探测精度,且以对低阻异常体探测效果最为明显;提出采用调节偶极距观测异常幅值变化规律快速确定隐蔽致灾源空间位置的方法。实际应用效果表明,地面-巷道直流电阻率法可有效解决巷道及工作面周围隐蔽致灾源全方位探测难题,指出其场源与观测系统相分离的布测方式在矿井、交通、水利等工程地质灾害预测、预报方面应用前景广阔。     

采煤工作面瓦斯燃烧发火原因分析

为研究祁东煤矿6135工作面瓦斯燃烧发火原因,以指导瓦斯燃烧事故的治理和预防工作,设计实验室自燃基础参数测试和现场的温度、气体监测实验,得到60、61煤层自燃特性和采空区内温度、气体情况。经分析结果表明:聚氨酯自热及高强度抽采漏风引起60煤体自燃为瓦斯燃烧引火源的可能性较小,6135机巷断层附近保留煤柱氧化自燃为工作面瓦斯燃烧事故的引火源。     

无线电波透视技术在探测极复杂底分层工作面煤厚中的应用

随着采煤机械化程度的提高，对采煤工作面的地质条件要求也越来越高，这就要求更为精确地探测工作面内的地质构造及煤层赋存情况。以往的井巷地质编录和地质分析已无法满足生产需要，而无线电波透视技术（又称坑透）具有理论成熟、施工快速简便、探测效果明显的优点，通常用来探测采煤工作面中的断层、破碎带、陷落柱、薄煤带等地质构造异常体，是煤矿中常用的一种物探勘探技术。对无线电波透视的探测机理进行了简单论述，使用多频段结合的探测方法，以实例准确地探测出复杂底分层工作面内煤厚的变化情况，划定采煤工作面内的薄煤区和相对厚煤区，为矿井的生产安排提供决策依据，避免了不必要的投入。经过实际回采的验证，取得了良好的效果，较好地指导了煤矿综采生产工作。     

矿井瞬变电磁探测技术在煤系地层探测中的研究与应用

 介绍了矿井瞬变电磁探测技术的基本原理,从瞬变场的结构出发,说明视电阻率计算公式与地面的区别。通过调整天线的法线与巷道迎头左侧、正前方和右侧的角度,布置11个测点,可以探测迎头前方的地质异常。让天线的法线方向与煤层工作面顶、底板分别成450,可以探测工作面顶、底板方向岩层的电性变化情况。对采集到的数据进行处理,绘制视电阻率等值线断面图,结合地质资料可以准确判定地质异常区域的位置和富水性强弱。探测结果表明,该方法在煤矿水文探测中效果较好,对解决煤矿水文地质问题是一种快捷、高效的勘查手段。