矿井地面-井下电性源瞬变电磁探测响应规律分析

为了避免井下瞬变电磁探测面临的金属强干扰、高瓦斯矿井防爆等要求,对矿井地面布置瞬变电磁发射源,在井下巷道、采场接收的瞬变电磁探测方法进行研究。采用三维时域有限差分法建立电性源瞬变电磁三维正演算法,研究地面电性源发射,井下巷道接收的瞬变电磁响应规律。首先采用均匀半空间模型和层状模型研究地下接收瞬变电磁场的曲线形态特征以及对地层电阻率变化的敏感性,并考察接收排列的最佳方位角和收发距。以层状模型为例设置均布的5条测线接收排列,计算了不同接收点的瞬变电磁响应响应曲线,对比分析曲线形态,得到电性源瞬变电磁地面发射、井下接收采集范围和传播规律,即:1电性源磁响应在垂向(broadside)排列方向比在轴向(inline)排列幅值大,井下接收的最佳测线方向为垂直排列方向;2发射长度为1 km的电性源井下接收有效探测深度可达到1.5 km;3电阻率较高的煤层对接收点响应曲线的影响不大。其次,设计包含顶板水和底板水的模型,计算得到了不同类型含水层的响应规律,对比曲线可以发现明显的异常差异。最后,设计一个包含断层的复杂模型,得出了倾斜充水断层影响下的瞬变电磁响应曲线。得到地面发射-井下接收的瞬变电磁方法的采集范围和传播规律,最佳方位角为垂直排列方向;地面发射-井下接收的瞬变电磁方法对顶板水和底板水有一定的分辨和识别能力;地面发射-井下接收的瞬变电磁方法能够初步对倾斜充水断层的电磁场响应进行识别。该方法仅要求接收机在井下,易于进行本安设计。     

利用矿井瞬变电磁法探测工作面顶板岩层含水性的研究

煤层顶板水害对煤矿安全生产构成了严重威胁,为保证工作面正常回采,必须在开采前查明顶板岩层含水性。介绍了矿井瞬变电磁法在煤矿井下探测的基本原理、工作方法和技术特点,给出全空间条件下磁偶源晚期视电阻率表达式和不同瞬变延时所对应深度表达式,结合工作面顶板岩层含水性探测实践,探讨了资料解释方法和效果。研究表明,矿井瞬变电磁法能够有效地确定工作面顶板岩层富水位置和范围,可为矿井水害防治提供可靠依据。     

深部采场突水构造矿井瞬变电磁法探查理论及应用

在分析深部采场水文地质特征基础上，采用矿井瞬变电磁探查技术查明深部采场突水构造位置.根据井下巷道的实际应用条件，将瞬变电磁技术应用到井下巷道内进行探测，开发了采用非接触式、多匝数和小回线（边长2 m左右）井下测量装置; 根据瞬变电磁场“烟圈效应”理论，推导出全空间瞬变电磁视电阻率计算公式和由视电阻率-时间曲线计算视电阻率-深度曲线的数学模型，对矿井瞬变电磁探查技术进行了研究;研究出应用于井下探测巷道周围空间不同位置、不同形态突水构造瞬变电磁探测装置、探查技术及资料处理和解释方法.采用矿井瞬变电磁法在多个矿井探测深部采场突水构造进行了实际应用，通过井下注浆或疏放降压钻孔验证，该方法探查深部采场突水构造位置是非常有效的矿井地球物理方法之一.     

煤矿采空区瞬变电磁超前探测波场成像研究

常规井下瞬变电磁超前探测技术存在体积效应，仅能确定富水采空区的方位，难以对其边界进行精确探测，为了查明朝阳煤矿9101巷道掘进前方的采空区及其富水情况，基于矿井瞬变电磁超前探测方法，采用瞬变电磁超前探测波场成像技术进行处理，结果表明，同传统全空间数据处理视电阻率结果相比，瞬变电磁超前探测波场成像技术能够确定采空区富水边界位置，波场曲线幅值同含水采空区出水位置对应较好，采空区的富水边界位置同全空间波场成像结果更为吻合。     

矿井瞬变电磁法在石墨矿中的应用

为了对石墨矿采空区及裂隙带富水性进行评价,开展了瞬变电磁法在矿井中的应用方式探究。结合矿井实际条件,将瞬变电磁技术应用到井下巷道内进行探测,采用多匝数和小回线(边长1 m左右)井下测量装置,对即将掘进的巷道迎头进行不同仰角全方位的数据测量;利用瞬变电磁视电阻率晚期公式计算不同方位的视电阻率,绘制同一仰角不同方位的扇形视电阻率剖面图,从而圈定前方的相对富水异常区。通过钻孔进行抽放水并验证,发现瞬变电磁法探测深度大约60 m左右,该方法可有效地预测巷道掘进迎头前方的含水异常,以及前方采空区的积水情况和裂隙发育区的含水情况,从而达到排查水害的目的。     

瞬变电磁法在工作面含水层(体)富水性探测中的应用

文中介绍了矿井瞬变电磁探测技术的原理与方法,以济宁某煤矿4318工作面为例,采用瞬变电磁法对煤层顶、底板含水层富水性进行探测,获得测线的视电阻率剖面图,并根据视电阻率剖面图进行全面分析、判断,阐明超前探测范围内水文地质情况,为巷道安全掘进提供依据。     

矿井瞬变电磁法在顶板富水评价中的应用研究

为了研究煤岩层低阻异常区含水量,采用矿井瞬变电磁技术,建立合理观测系统,绘制煤层顶板不同层位视电阻率图,评价煤层顶板岩层富水性。通过统计疏放水钻孔出水位置及出水量,经过回归分析,探讨了典型侏罗系煤层顶板低阻异常区含水量与视电阻率的关系式;分析了基岩与裂隙带发育特征关系。通过研究认为,采用矿井瞬变电磁技术评价煤层顶板富水性,通过视电阻率数值变化预测岩层含水量,为煤矿防治水工程提供技术支撑。     

铁轨影响下煤层底板瞬变电磁探测技术应用

为了减少铁轨对瞬变电磁探测煤层底板的影响,采用物理实验模拟和井下试验相结合的方法,研究了铁轨影响下煤层底板的瞬变电磁响应特征,并总结出瞬变电磁响应规律。结果表明:受铁轨影响的瞬变电磁感应电位明显增大,感应电位衰减时间延长,含水异常区的视电阻率值明显低于未受铁轨影响时的视电阻率值。经校正得到的视电阻率断面图能准确反映煤层底板含水异常区的位置范围和赋水情况,提高了铁轨影响下瞬变电磁探测煤层底板含水异常区的准确性。     

瞬变电磁技术在煤层顶板防治水中的应用分析

煤矿水害是矿井安全生产的重大灾害之一,顶板砂岩、灰岩、泥岩的电阻率差异明显,而富水性对砂岩、灰岩的电阻率影响较大,符合瞬变电磁法探测的地球物理依据,因此可以采用瞬变电磁法对工作面顶板富水情况进行探测。通过对3405工作面顶板砂砾岩富水性探测及验证结果可知,矿井瞬变电磁法是一种便捷有效的井下物探手段,能够为煤矿顶板防治水工作提供一定的技术支撑。     

瞬变电磁超前物探在泰安公司的应用分析

为了查明泰安公司11101工作面回风巷迎头前方、前方顶板、前方底板采空水的富水情况,根据YCS256型矿用瞬变电磁仪在遇到富水老空区与围岩在视电阻率值上的明显物性差异,对同一深度视电阻率切片以及同一测线视电阻率等值线中的低阻异常来圈定采空区赋水情况,瞬变电磁法在实际工程勘探中应用案例表明:矿用瞬变电磁仪可有效探测水患情况,对顶底板的富水性、导水性探测均有较高准确性,为巷道的安全、高效掘进提供有效的技术依据。     

瞬变电磁法在探测工作面顶板富水性中的应用

针对红柳林煤矿生产和建设中存在的5#煤层顶板水害问题,采用矿井瞬变电磁法对25203工作面顶板基岩层的富水性及隐伏含水构造进行探测,查明了该工作面顶板岩层富水区的分布情况。其结果表明:瞬变电磁法能较好的探测工作面顶板含水层富水层位的的空间位置及富水程度,为回采工作面防治顶板水工作提供有效的科学依据。     

水力压裂技术在二次动压巷道卸压中的应用

保德煤矿8号煤层三(上)盘区位于井田南侧,该盘区靠井田南侧边界段受古河流冲刷影响,老顶为较厚的含砾粗砂岩,该区域回采期间工作面矿压显现明显,回采后会导致相邻工作面二次采动巷道变形严重。为减小相邻工作面巷道变形,采取了水力压裂技术,通过“切断”传递力的关键层,降低二次动压巷道变形。实践证明,81307胶带顺槽(对应81308一号回风顺槽13~14联巷段)水力压裂预卸压技术有效解决了81308一号回风顺槽二次动压巷道在相邻81307工作面采动后的留巷难题,同时节约了巷道维护工程量。     

深部厚煤层巷道失稳破裂演化过程离散元模拟研究

为研究深部厚煤层巷道围岩失稳破裂演化过程,以某煤矿厚煤层巷道为工程背景,采用离散元中随机分布三角形单元块体集合模型研究巷道开挖失稳。对深部厚煤层巷道围岩失稳破裂过程中位移、应力演化规律分析发现:两帮围岩水平应力释放相对于顶底板剧烈,竖向应力反之;围岩竖向应力释放的主要部位是巷道中部。结果表明,深部厚煤层巷道失稳破裂演化的2个主要特征为:1)顶板出现"尖顶型"垮冒,巷中是围岩失稳的关键部位;2)顶底板离层破坏严重。并对其相应机制进行分析:顶底煤岩松散破碎,自稳能力差,顶底板径向应力释放相对剧烈,巷道矩形断面顶、底板受力能力差等因素,导致围岩顶底板离层变形。基于深部厚煤层巷道失稳破裂的演化规律,给出锚索悬吊组合支护方式,结果表明该支护方式可有效地控制厚煤层巷道变形。     

斜沟煤矿采区大巷钻孔突水原因浅析

斜沟煤矿二水平21采区辅运大巷上山掘进遇特厚煤层垂直导水裂隙带,沟通顶板砂岩裂隙含水层水,造成工作面钻孔突水,累计突水量26 511 m3,影响大巷施工2个月。通过本次钻孔突水,对煤层浅埋薄基岩区顶板砂岩裂隙水影响矿井安全生产有了进一步认识,为今后斜沟煤矿及相似地质条件矿井防治顶板砂岩裂隙水积累了一定的经验。     

矿井瞬变电磁金属干扰响应特征与校正方法

为了消除巷道内金属干扰对矿井瞬变电磁探测的影响,以常见的铁轨干扰源为例,采用井下实验方法系统分析了铁轨影响下不同距离、不同方向和不同探测模式等情况的瞬变电磁响应特征和影响规律,发现铁轨的存在导致感应电动势幅值增大,且不同情况的探测响应差异较大。通过计算有无干扰的归一化感应电动势比值得到各时间窗的校正系数,在其基础上提出拟合函数校正法,并将其应用到某煤矿工作面顶板探测中。实际应用结果表明:基于拟合函数的校正方法能够较好的剔除干扰异常,准确反映煤层顶板含水异常区的范围和赋水程度,明显提高金属干扰下矿井瞬变电磁探测含水异常区的准确性。     

冲击地压条件下工作面巷道层位选择

为了解决深井强冲击倾向性厚煤层开采过程中冲击地压下巷道变形难以控制的问题,以孟村煤矿4#煤层巷道层位布置为例展开探讨。在明确煤层顶底板及冲击性等概况的基础上,结合首采煤层巷道布置及支护情况,提出3种巷道层位布置技术方案。通过对3种方案的技术优缺点对比,认为方案三是适合孟村煤矿综采工作面巷道层位布置的最优方案。即综采工作面巷道布置在煤层距顶板7.5 m处,选用深入砂质泥岩顶板不少于1.3 m的φ21.8 mm×8800 mm锚索;该方案具有更好的抗冲击能力,可以在此基础上开展基于顶板对抗冲击地压的支护理论分析,是一种更为优化的工作面层位布置形式。     

采煤工作面顺煤层透视的电法探测方法

为了解决采煤工作面煤层屏蔽或吸收高频电磁波不能有效透视较宽工作面的难题,提供了一种采煤工作面顺煤层透视的直流电法探测方法（简称层透视法）。通过研究直流电法AB-MN装置在工作面两巷道透视的探测方法原理,使用地电成像方法计算出工作面内部视电阻率的分布规律,由此探测工作面煤层内部的电性变化。其特点：透视距离较大,工作条件要求较低,对煤层电阻率有“放大”作用,属于非破坏性探测方法。应用证明：本方法适用于探测采煤工作面内部煤层变薄或缺失带、含水断层、高水压导水突水灾害性地质构造等,可为煤矿安全生产提供比较可靠的地质资料。     

上行开采工作面顺槽支护方案及实践

象山矿南二上山采区采用上行开采,3#煤层与下部5#煤层间距17~26 m,21305工作面位于5#煤层采空区顶板强裂隙带内,煤层及顶底板破碎,开掘巷道具有一定的风险。为了确定21305工作面顺槽的合理位置和支护方案,在明确工作面工程背景后,预判了裂隙带内3#煤层及顶底板完整性及开采可行性;分析确定了顺槽的合理位置,最终确定了顺槽合理支护方案,并对巷道掘进期间的问题及维护进行了介绍。分析认为,下部煤层开采后对上煤层破坏影响程度较小,上部3#煤层可进行正常掘进;设计21305工作面顺槽内错10 m,位于悬伸段内10~14.4 m处,此处3#煤层及顶底板比较完整,巷道稳定性较好,适合布置顺槽;顺槽采用该支护方式后,巷道掘进期间顶板无安全事故,但在后期掘进期间需加强顶板矿压观测,当围岩条件发生变化时,需及时调整支护参数以确保工作面顶板支护的安全可靠。     

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。