浅埋煤层采空区直流电法探测水槽模拟试验研究

浅埋煤层采空区因其埋藏浅,易造成地表塌陷,给人们生产和生活带来严重影响。直流电法探测是查明其分布状况的有效手段,浅埋煤层采空区直流电法探测电性响应特征研究可有效指导野外生产并提高探测精度。以直流电法的探测理论为基础,以水槽模拟为研究手段,选用不同介质模拟充气高阻浅埋煤层采空区和积水低阻浅埋煤层采空区,根据相似准则建立了浅埋煤层采空区的地电模型,通过水槽模拟研究了直流电法温纳装置、施伦贝谢装置和单边三极装置下浅埋煤层采空区的地电场响应,通过不同图件对比分析了高阻、低阻采空区在直流电法3种不同装置上的响应特征。水槽模拟试验结果表明:浅埋煤层采空区在直流电法不同装置上均有明显的电性差异,四极测深和三极测深均能较好地反映出高、低阻采空异常体在平面上的位置;温纳装置对高、低阻采空区反应都较好,且垂向分辨率较高;施伦贝谢装置随探测深度加大分辨率会降低;单边三极装置对采空异常反应最为灵敏,但异常位置稍有偏差。     

单边三极装置在煤矿采空区探测中的应用效果

高密度电法自问世以来,因其所具有的装置类型多、极距小、测点密度大、信息量丰富,在水、工、环地质等方面得到了较广泛应用。通过在马圈子矿区利用高密度电法进行采空区探测的实例,详述了对利用单边三极装置圈定采空区的工程验证结果,说明了该装置对探测采空区的有效性。     

利用综合物探法精准探测弓长岭露天矿采空区

为了对弓长岭露天矿采空区进行精准探测,首先根据高密度电阻率法,利用温纳、偶极、单边三极等装置采集的探测数据划分了各类地质条件下单采空区和双采空区的高、低阻模型,通过对比分析电阻率的差异,实现了对水平方向密集排列和垂向分布采空区的准确探测;然后结合瞬变电磁法,利用重叠回线、中心回线、分离回线、框一回线等装置,建立了同一地质体的地质及地球物理识别模型,通过观测线圈瞬变磁场结构、频率随时间和空间的变化信息,对该采空区的位置和规模进行了精准探测;最后,为了准确测定采空区的位置、规模、顶板厚度等信息,对高密度电阻率法、瞬变电磁法的探测数据进行处理,并结合现场地质实际情况进行综合解译,形成了采空区分布断面图和平面图。探测结果表明：弓长岭露天矿存在3个浅部采空区和2个深部采空区,进一步说明,将高密度电阻率法与瞬变电磁法有机结合,实现了探测技术的优势集成,有助于实现对采空区进行快速、准确探测。     

煤矿采空区与火烧空区高密度电法探测模拟

为了在实际工作中,通过高密度电法探测手段有效识别并区分煤矿火烧空区与采空区的电阻率异常特征;通过建立不同深度的煤矿火烧空区与采空区的二维电阻率剖面模型,并分别对模型进行正演模拟与反演计算分析来实现这一目的。首先通过建立数值模型验证了高密度电法中的温纳装置与偶极装置针对煤矿采空区与火烧区探测时的可行性与有效性;并通过对煤矿采空区异常与火烧空区异常的数值模拟与结果分析,识别并区分了通过高密度电法探测煤矿火烧空区与采空区时产生的电阻率异常差异;最后运用水平向与垂向的一阶导数零值曲线对电阻率拟断面进行了电阻率的特征分析。相较而言：温纳装置对水平向异常的识别能力要强于偶极装置,偶极装置对垂向异常的识别能力要强于温纳装置;而通过对电阻率拟断面进行一阶导数计算,可有效识别、区分电阻率拟断面上的各类电阻率异常特征。     

潜孔锤反循环钻进技术在采空区勘探中的应用

针对河南三道庄钼矿存在的极复杂地层及地下采空区地质勘探技术难题,采用贯通式潜孔锤反循环钻探技术,钻穿由塌陷或爆破崩落作用形成的极复杂地层,进而探测下部存在的采空区及检验地下采空区处理效果。通过在该矿区内的大规模施工实践,解决了生产中面临的技术难题和安全隐患,也为其他矿山采空区的地质勘探提供了借鉴。     

赛尔四矿B_903工作面采空区自燃“三带”分布规律研究

针对赛尔四矿B9煤层自然发火期短、工作面采空区易发火等问题,设计并施工了工作面采空区的温度、气体浓度监测装置,划分了采空区自燃"三带"的范围,确定了工作面安全推进度,确保了赛尔四矿工作面的安全回采。     

极近距离煤层采空区下切巷施工工艺技术研究与应用

云冈矿81001工作面属于极近距离煤层开采且上覆存在采空区,为保证施工安全,经研究制定了切巷施工工艺,成功解决了极近距离采空区下巷道施工难题,保障了巷道支护的效果和施工安全。     

综采工作面采空区自燃“三带”分布规律研究

针对福城煤矿1902N综采工作面采高大、开采条件困难、自然发火隐患较为严重的实际情况,采用在采空区埋设气体采集装置,通过束管传输,利用真空抽气泵取气,色谱仪分析的方式进行了采空区自燃“三带”的观测.通过分析,确定以氧气浓度作为自燃“三带”的划分依据.采空区氧化带范围为29～50 m,氧化带宽度最大处在采空区进风侧.     

基于短布距抽放技术的极近距离煤层综采工作面低氧防治

为了有效治理极近距离煤层开采期间,上覆层采空区有害气体下泄导致工作面上隅角、回风巷氧气浓度不达标的问题。在调风调压、挂设风障的基础上,基于采空区气体流场分布特点,利用本煤层向上覆采空区施工短布距截流抽放钻孔进行抽放,同时配合使用工作面上下端头压力平衡方式,促使采空区压力场分布发生变化,从而从根本上治理低氧隐患。本方法对极近距离煤层开采过程中的低氧隐患治理极具参考价值。     

探注联合技术在立井过采空区中的应用

平煤股份四矿三水平回风井工程需穿过丁5-6采空区,该段岩性破碎,且含有大量积水,无法正常施工.针对上述问题,通过采用高压注浆技术、止浆垫防上浮浇筑技术、围岩破碎区段固支等技术,加快施工速度,确保井壁质量,使井筒施工安全通过采空区,大大缩短施工工期,取得显著经济效益.     

大口径潜孔锤过多层采空区快速成井技术

通过收集整理同煤集团同忻井田大口径潜孔锤过多层采空区施工资料及其实验资料的分析,选择适合大口径钻井过多层采空区的空气潜孔锤设备、技术参数与配套空气动力装置,将其应用到大口径穿越多层采空区钻井工程的施工实践中,对于推进大口径过多层采空区工程井施工工艺的进步具有重要的应用价值与指导意义。     

煤矿井下精确定向探放水技术

针对传统煤矿井顶板、采空区的探放水孔距离短、精度低易造成探测盲区等难题,以煤矿井下螺杆马达造斜定向钻技术为基础,开展定向探放水孔开孔及孔口装置安装、定向探放水钻钻进、终孔排水等技术研究,形成了一套煤矿井下精确定向探放水施工方法,可精确控制长定向钻孔轨迹的命中探测区域、一孔多分支孔增加探测区域,实现对采空区积水、富水层中水有效排放。利用其技术在宁煤石炭井顺利施工采空区放水孔7个,共排水300万m3,在中煤母杜柴登矿施工富水层探水孔3个,最大孔深708 m,实例表明本技术可以施工钻孔深度700 m以上的探放水孔,提高钻孔探放水范围和精度,有效保障煤矿生产安全。     

设置挡风墙对采空区自燃“三带”分布的影响

采空区内部漏风是导致采空区遗煤自燃的关键因素,设置挡风墙可以有效的减少工作面进风巷向采空区内部的漏风.利用有限元方法对采空区进行二维数值模拟,得出设置挡风墙前后采空区自燃“三带”的变化,从而分析挡风墙对采空区自燃“三带”的影响.     

采空区上部极薄煤层复采可行性论证

研究采空区上部极薄煤层安全开采可行性,从空间和时间相结合的角度,采用比值判别法、三带判别法、围岩平衡法以及上下煤层开采的间隔时间,论证了采空区上部均厚0.55 m的极薄18煤复采的安全可行性,并进行机械化回采.     

综放工作面采空区H⊿型浮煤回收装置的研制及应用

通过对综放工作面采空区浮煤的形成原因及其在采空区内的分布规律进行分析,得出了综放工作面采空区存煤死角空间的存在是形成采空区浮煤的主要原因,并为综放工作面采空区浮煤回收装置的设计提供了理论依据.综放工作面采空区H⊿型浮煤回收装置是在FH型装置的基础上改进而成,具有容易安装维护和使用方便的特点,浮煤回收率理论上将超过FH型,是一种有实用价值的采空区浮煤回收装置.     

煤峪口矿近距离煤层采空区下交叉点施工技术

近距离煤层采空区下交叉点施工是井工煤矿巷道交叉点掘进施工中的一个难题,如何有效解决这一难题成为矿井掘进施工必须面临的一个现实,煤峪口矿经过多年实践,摸索出一套近距离煤层采空区下交叉点施工新技术,在实践中应用后取得了巨大成功,取得了良好的社会和经济效益.     

高密度电法在铁矿隐伏采空区探测中的应用

为消除采空区给铁矿采矿生产安全带来的巨大威胁,本文以袁家村铁矿采空区探测为研究对象,应用高密度电阻率法对隐伏采空区的探测进行了研究,分别建立了简单地质条件下和复杂地质条件下的采空区探测正演模型。在简单地质条件下正演模拟计算得出的电阻率剖面图中,不同装置下的采空区均具有高阻异常和电阻率突变的响应特征。在复杂地质条件下,灰岩、变辉绿岩等复杂地质体在电阻率剖面图上也有明显的异常反映,并且偶极装置对采空区异常的反映更加明显,空间位置更加吻合。在现场采空区探测中,采空区在探测成果图中有明显的反映。根据采空区识别标志圈定了采空区异常的分布范围。经钻探验证,电阻率异常空间位置与采空区实际位置基本符合。结合采空区三维激光扫描,建立了采空区立体模型,精确地获取了采空区的空间特征信息。     

极近距离煤层采空区下切巷施工工艺技术研究与应用

为了减小切巷施工作业对巷道顶板产生的影响,保证扩帮期间顶板的稳定性,以云冈矿12-2#层410盘区81001巷采空区下切巷扩帮为研究对象,对比小循环扩帮、注浆加固、机掘正巷及扩帮三种施工技术,确定采用机掘正巷及扩帮技术,同时采用多种联合支护方式,提高顶板的稳定性,最后进行现场施工验证。结果表明:机掘正巷及扩帮技术提高了顶板的稳定性,解决了切巷扩帮中支架难以安装的难题,为极近距离煤层采空区掘进切巷扩帮提供了参考。     

地面直接注氮法在回采工作面的应用实践

介绍了阳泉新景矿7205工作面火灾事故概况,以及氮气防灭火技术机理,并从技术和经济方面探讨了地面钻孔、井下钻孔、井下移动式制氮装置就地注氮法三种灭火方案的优劣,提出了地面钻孔注氮法的最佳灭火方案;进一步探讨了注氮参数选择、采空区气体置换、以及氮气灭火效果.实践表明:氮气防灭火技术对封闭采空区灭火有效、迅速、无污染、低成本,实现了7205工作面快速启封.     

下飞管工艺在采空区堵漏维护孔壁中的应用

煤田地质钻探逐步进入深孔施工作业阶段,因此在复杂地层钻进施工的难度越来越大,遇到的新问题也越来越多.特别是遇到采空区、巷道、老窑、破碎带埋藏深度较深的地层,施工中,如果处理不当会造成冲洗液严重漏失、坍塌、掉块等不良后果,严重影响下一步施工.因此,防止冲洗液严重漏失,维护孔壁是预防孔内事故的重要施工工艺之一,介绍了下飞管工艺在采空区堵漏维护孔壁中的应用,可有效提高钻探效率.