综合物探技术在探测突水隐伏陷落柱中的应用
物探技术在煤矿地质探测中的应用
物探技术在煤矿地质探测中的应用摘要:物探技术在我国煤矿地质勘查过程中有着较为广泛的应用,在其中发挥着非常重要的作用和价值。
在煤矿的实际开采过程中,不可避免地会遇到各种不可抗拒的自然灾害或地质异常,这不仅对煤矿的开采效率产生不利影响,而且会带来很大的安全隐患和事故风险,从而威胁到采矿作业人员的生命安全。
因此,在煤矿地质勘查过程中,我们应该不断创新所使用的探测技术,以提高开采效率,降低开采风险。
通过调查发现,物探技术的有效应用可以深入了解和掌握煤层结构,对有效避免开采过程中地质灾害的发生起到关键作用。
进而提高煤炭开采安全和煤炭企业的经济社会效益,对促进煤炭行业的发展起到积极作用。
关键词:物探技术;煤矿地质探测;应用1物探技术在煤矿地质探测中的作用煤炭产业作为我国国民经济发展的支柱产业之一,其发展与我国社会经济的稳定有着一定的内在关系。
从我国能源资源开发的现状来看,未来很长一段时间内,我国经济社会发展所需的主要能源仍然是煤炭能源。
因此,确保煤炭资源的稳定供应至关重要。
目前,我国煤炭资源的开采主要以地下开采的形式进行,但在开采条件和开采技术的双重影响下,制约了我国煤炭开采技术机械化、自动化和智能化的发展。
此外,不利的井下工作环境、开采深度的增加和开采量的不断增加导致了开采过程中安全事故发生频率呈逐渐上升趋势,不仅会影响煤炭企业的开采效率和开采质量,严重损害企业的经济效益,但也威胁着运营商的生命安全。
在此背景下,在煤炭地质勘探过程中引入地球物理勘探技术,以更准确、高效地获取煤层的具体信息,从而为煤矿的安全开采保驾护航,并为其提供一系列重要的信息和技术支持,以顺应煤炭行业的发展趋势和要求。
2煤矿地质探测中物探技术与应用情况在煤矿地质勘查过程中,物探技术得到了广泛的应用,但应用方法和技术各不相同。
煤炭企业在进行煤矿地质勘查时,需要根据实际勘查需要和煤矿地质环境条件进行合理选择,以提高勘查工作的准确性和准确性。
矿井物探技术在突水预测中的应用
2 0 1 3 年 第3 4 期I 科技 创新 与应 用
矿井物探 技术在突水预 测 中的应用
马樱 燕 白 燕
( 云 南煤 层 气资 源勘 查 开 发 有 限公 司 , 云 南 曲靖 6 5 5 0 0 0 ) 摘 要: 影 响 矿 井安 全 生产 的 因素很 多 , 其 中水 害是 重要 因素之 一 , 并 且 水 害的 类型 也 有所 不 同。在 综合 地质 分 析 的基 础 上 , 使 用 物探 技 术 对矿 井地 质 条件 进 行 综合 勘探 和 评 价 , 快速 准 确 查 明各 种 水 害地质 异 常 吗 , 为矿 井 防 治水 工作 提供 技 术保 障。 本 文 简要 介 绍 了几 种探 测 方 法 : 矿 井 直流 电 法 、 矿 井瞬 变 电磁 法 、 地质 雷达 、 无 线 电波 透视 技 术 、 矿 井 电剖 面法 、 矿 井 高 密度 电 阻率 法 、 地 震 槽波法、 三 维地 震勘 探 法 、 瑞 利 波勘探 法 。 关键词: 矿 井; 物 探技 术 ; 突水 预 测 ; 矿 井 电磁 法 ; 矿 井地 震 法
1矿井 电磁 法 工误 操作 。 2 矿井地 震法 1 . 1矿 井直 流 电法 直 流 电法 勘探 是 以煤 、 岩 层 的导 电性 差异 为基 础 , 通 过人 工 向地 2 . 1地震槽 波法 下 供 人 稳定 电流 , 观 测 大地 电流 场 的分 布 规 律 , 从 而 确定 岩 、 矿 体 物 地 震槽 波 法是 利用 槽 波 的反射 或透 射 规律 , 探测 层等 到 构造 , 了 性( 如贫、 富水 区域 ) 的分 布规 律或 地质 构造 特征 。 解煤 层厚 度变 化 的矿井 物探 方法 。它 是煤 矿特 有 的, 在煤 层 内进行 地 矿 井直 流 电法 的 特点 : a ) 理论 方 法成 熟 , 施 工技 术 简单 , 抗干扰 ; 震探测的一种勘探方法, 槽波勘探利用在煤层中产生、 通脱煤层传播 , b ) 体积效应影响大 , 随着勘探深度 的增大 , 分辨率急剧下降; c ) 施工效 又 在该煤 层 中接受 的槽 波 , 可 以进 行槽 波 投射 和反射 测量 。常用 井下 率低 , 工作量大 。 矿井直流电法可用于探测巷道掘进工作面前方富水 施工 方 法有 透射 法 和反 射法 。地 震槽 波 法 主要应 用 于探测 工作 面 内
综合矿井物探技术在探测陷落柱中的应用研究
综合矿井物探技术在探测陷落柱中的应用研究石向晨,王玉山(内蒙古赤峰地质矿产勘查开发院,内蒙古赤峰 024005)摘要:随着我国科学技术的不断更新以及煤矿行业的飞速发展,应用到煤矿开采过程中的先进技术也越来越多。
综合矿井物探技术就是诸多先进技术中比较典型的一个,在对陷落柱的探测中发挥了重要的作用,从而保护了煤层的连续性。
本文通过综合矿井物探技术进行系统的分析介绍,并且通过实例来分析器在探测陷落柱中的具体应用。
关键词:综合矿井物探技术;陷落柱;应用研究中图分类号:P631.32文献标识码:A 文章编号:1003-5168(2012)24-0001-01陷落柱是煤矿开采过程中经常会遇到的一种灾害性的地质异常体,其不仅能够对煤层的连续性造成破坏,而且还容易引发矿井水患,给煤矿的安全生产造成了很大的威胁。
为了能够在生产安全的基础上,提高煤矿的经济效益,就必须要对陷落中的发展规律进行总结,以此为采用矿井物探技术来对其进行探测提供正确的依据。
一、无线电波透视法技术原理由于组成岩层的各种岩、矿石所含有的电性不同,所以,当电磁波在地下岩层中间传播的时候,被它们所吸收的电磁波能量也不尽相同,通常情况下,对电磁波的能量吸收的最强的则要属低阻岩层,当电磁波在前进方向上遇到断裂构造所出现的界面时,则会在出现的界面上产生反射和折射的作用,从而导致自身的能量受到大幅度的消耗。
由此可见,在矿井地质条件下,如果相关设备所发出的电磁波在穿过岩层的过程中遇到了诸如断层、陷落柱等构造,那么电磁波的大部分能量就会被其中的底层电阻所吸收,从而导致其波能量无法顺利达到接收端,由此造成透视异常区的形成。
通过对介质中某点的实测场强进行计算,我们可以看出,实测场强的值是随着发射机与接收机之间的直线距离的变化以及决定与工作频率、介质电阻率以及介电常数等参数的介质吸收系数的变化而不断变化的。
由于煤层与顶底板岩石介电常数有比较大的差异,然而导磁率的变化又很小,因此,决定与工作频率等参数的介质吸收系数以及实测场强的值就会在煤层与岩层交替的时候出现特别明显的变化。
综合物探的基本原理及应用范围
综合物探的基本原理及应用范围综合物探(Comprehensive Geophysical Exploration)是一种运用地球物理探测方法,通过对地下地球的物理性质进行测量和分析,获取地下信息的科学技术。
它包括多种探测方法的综合应用,如地震勘查、电法勘查、重力勘查、磁法勘查、电磁勘查等。
综合物探的基本原理是通过测量地下储层的物理性质和特征来推断地下结构和岩层的变化,从而为石油、地质、水文地质、土壤和环境等领域提供重要的地下信息。
综合物探的应用范围非常广泛,主要包括以下几个方面:1. 石油勘探与开发:综合物探在石油勘探中起着非常重要的作用。
通过电法勘探、地震勘探和重力勘探等方法,可以获取地下储层的地质构造、岩性、含油气性状和深度等信息,为石油勘探提供重要的地质依据。
此外,综合物探还可以在油气田开发中用于油藏评价、油井定位和油气水井监测等方面。
2. 地质调查与矿产资源勘查:综合物探在地质调查和矿产资源勘查中也有广泛的应用。
地震勘探可以用于找矿,判断地下岩层变化,识别地层断层、褶皱和构造盆地等。
磁法和电磁法勘探可以检测地下矿体的地质构造、磁性和电性异常,为找矿提供重要的依据。
此外,重力勘探可以在沉积盆地和火山锥地形中识别岩石、矿物质和重力异常等。
3. 水文地质勘查与地下水资源开发:综合物探在水文地质勘查和地下水资源开发中扮演着重要角色。
磁法和电法勘探可以鉴别地下水潜在区域、测定地下水位和饱和带的厚度等信息。
地震勘探可以评估地下水资源的质量、规模和可利用性等。
此外,重力勘探也可以用于识别地壳运动和地下断层对地下水的影响。
4. 工程勘察与环境监测:综合物探在工程勘察和环境监测方面有广泛的应用。
地震勘探可以用于检测土质和地下岩层的物理性质,及地下水位和地下水位脉动状况、各层的承载力。
电法勘探可以评估地下水位和土壤渗透率,以及检测地下土壤和岩层的电阻率变化。
磁法勘探可以检测地下的均一性、非均一性,及其引起的环境污染问题。
陷落柱井下四种综合探测方法应用研究
薹
责
a 数 值 模 拟 与 试 验 ) b 数 值 模 拟 与 试验 )
建议 采用现场原 位试验与数值 模拟试验 两种手段 相结合 的办法 来研究 C G桩复合地基承载特性 。 F 参考文献 : -
[ ] 阎明礼. 基 处理技 术 [ . 1 地 M] 北京 : 中国环境 科 学 出版社 ,
U U e -i HAN iY g CHE i z i W n bn L -i n Jn-h
A sr c : t et npoet s x m l, h a s f F i f o p s ef n a o eet t i u r a s ua o e db b t t Wi c r i rjc a a pe tel dt t o G pl o m oi u d t nw r s dw t n me cl i lt n m  ̄o y a h a e o es C e c t o i ee h i m i
s f a e o nt lme ta a y i c l d ANS ,a d t e r s l fn me ia i lt n tss w r o a e t e u t f te f l o d n o t r ff i ee n n lss al w i e e YS n h e u t o u r lsmu ai e t e e c mp rd wi rs l o h ed la i g s c o h s i t s . N me c l i l t n me d o ti e eP— S c n e t a i lrw t a ig tsso t n d et s u r a mu ai  ̄o b a n d t i s o h u r ti smi i l d n e t b a e .T i p p rC n r h e s i t f u h s a ho i h s a e O f mst e fa i l y o — i b i n me ia i l t n a d p o ie t o rf r e t d e . rc lsmu ai r vd s a meh d f u h rs is o n o t u
综合矿井物探技术在探测隐伏导含水构造中的应用
2 矿井 瞬变 电磁 法 工作原 理
矿井瞬变电磁法是一类非接触式探测技术 ,属于时间域 电磁法 。它 利用不接地 回线 向采掘空间周同的煤岩体 中发射一次场 ,通过 在发射 间 歇 测 量煤 岩体 中 电性 不 均 匀 1= 应 产生 的二 次 场 随 时 问 的 变 化 ,来 达 到 _感 丰 查明各种地质 目标体的 目的。由于根据采掘空间断甬『 的大小选择发射 和 接 收 回线 边 长 后 ,仍 町通 过 加 大 发 射功 率 和 接 收 回线 匝 数 的 法增 强 二 次场信 号的强度,从而增大瞬变 电磁法顺层或垂直勘探深度。 其基本 1 作方法足 :于地 而或井下设置通以一定 波形电流 的发射线 罔 ,从而在其周闱空问产生一次磁场 ,并在地下导电岩矿体 中产生感应 电流。断电后 ,感应电流由于热损耗而随时间衰减。衰减过程一般分 为 中和 晚 期 。 期 的 电 磁 场相 当 干频 率 域 中 的 高频 成分 ,衰 减 快 ,趋 肤 深 度 小 ; 晚 期 成 分 则相 当 于 频 率 域 中 的 低 频 成 分 ,衰 减 慢 ,趋 肤 深 而 度 大 。通 过 测 量 断 电 后 各 个 时 间段 的二 次 场 随 时 间 变 化 规律 , 可得 到 不 同深 度 的地 电特 征 。
、
4 实例 分 析
地 质 资 料 表 明 , 任 楼 煤 矿 7 5 : 而 走 向 长 8 4 - 倾 斜 宽 8l作 7 6 m4,
3 矿 井音 频 电透视 法技 术 原理 由于地 下各种 岩 ( ) 矿 石之间存在导电差异 ,影 响着人一 电场 的分 I
陷落柱的综合探查及治理技术
陷落柱的综合探查及治理技术摘要陷落柱特别是强导、含水陷落柱对煤矿生产有巨大危害性,往往造成淹井停产。
为了避免矿井在回采过程中发生因误揭陷落柱而导致的安全事故,就必须在工作面回采前探查清工作面内是否存在隐伏的陷落柱。
东庞矿2701工作面在回采前通过井下综合物探探查确定一隐伏地质构造异常体K1,根据综合物探所圈定的异常区又进行了两次钻探验证,由钻探验证结果证实了该地质构造异常体为无水陷落柱。
为了确保2701工作面的安全生产,又对该陷落柱进行了注浆加固,通过5个钻孔共注浆48.5t。
关键词陷落柱;地质构造;物探;钻探;注浆1 工作面概况2701工作面位于东庞矿一水平(-300m水平)七采区最上部,工作面底板标高介于-200m~290m之间,工作面走向长约1096m,倾斜长约141m,工业储量93.6万吨,可采储量87.1万吨。
工作面内地质条件较复杂,掘进过程中共揭露断层17条,其中大于1m断层有5条;工作面发育4处冲刷带,冲刷带宽度6m左右,长度约30m~100m,厚度约1m左右。
2 陷落柱的探查2.1 井下综合物探探查掘进完成后,结合该工作面实际情况,利用井下无线电波坑透、幅频电透视手段进行了综合物探探测。
本次综合物探工作,共完成无线电波坑道透视1130m、幅频电透视700m。
探测结论如下:1)井下坑透圈定2701工作面两处地质异常区(K1、K2),其中K1分析为一隐伏地质异常体,K2为上巷85#附近揭露断层QF10在工作面内的延伸反映;2)幅频电透视圈定2701工作面外段两处水文异常区(FP1、FP2),其中FP2应作为重点防水区域。
(见表1“2701工作面综合物探异常区一览表”)。
2.2 井下综合物探异常区的验证针对幅频电透视圈定的水文异常区FP1、FP2,在-300南翼运输大巷共施工了3个底板钻孔对其进行了探查,累计进尺334m,探测结果显示异常区无水文异常。
针对坑透异常区圈定的地质异常区K1、K2,在工作面圈出后,在上巷自切眼开始每20m施工了1个煤层孔对工作面内部构造及坑透异常区进行了探测,共计施工煤层孔68个,累计进尺7700.33m。
综合矿井物探技术在探测陷落柱中的应用
达式 可表示 为 E= e / )i0 E为介 质 中某点 E ( rs , n
的实测 场强 , 为决 定发射 功率 和 周 围介 质 的初始 辐射场 强 , 为 发 射 机 与 接 收 机 之 间 的 直线 距 离 , r t 3
体 的位 置和 范 围。 目前 的仪 器 , 测 固定频 率 的透射 电磁波 的磁 只 场 ( 电场 ) 或 振幅分 量 。在 电磁 波射 线 路径 上 , 介质
质 异常体—— 陷落柱及其 伴生 构造 。它们破 坏 了煤
层 的连续性 , 并经 常诱 发 矿井水 患发生 , 导致 矿井生
产安 全事故 。 陷落柱 的存 在不仅 给煤矿 的安 全生产
刘 志新 , 刘树 才 , 于景 郝
( 中国矿业 大学 资源 与地 球科 学 学院 , 江苏 徐州 2 10 ) 208
摘 要: 提出了探测煤矿陷落柱位置及其富水性 的综合矿井物探技术 : 采用无线 电波透视法可确定煤层 内异常构造 的相对位置 , 利用矿井瞬变电磁法可根据电阻率的变化来查明探测 范围 内异常构造 的富水情况 。重点介绍 了这 2
的物 探方法 , 以便 快速 探 测 出 陷落 柱 的发 育 影 响范
围就 显得非 常重要 。煤矿 陷落柱 的形成 与奥 陶系灰 岩岩 溶裂 隙发 育有 密 切 的关 系 , 由于 岩溶 裂 隙 的发
育、 扩大 , 其周 围地 层受重 力作用 而塌 落下 沉 , 因此 , 陷落 柱 内部充 填物 常常成 分复杂 , 比较 松散 , 正常 的 地层 沉积层序 被 打乱 , 落 柱与 煤 层 的接 触 边 界两 陷
关于综合物探法在矿井防治水中的应用研究
讨
相比, 速 度和密度 方面存在 很大的 差异。因此 ,
综合 物探法 在煤矿 防治水 中的应用效 果可 利用 采 空 区及 陷落 柱 与周 围 岩层 之 间存 在 比 较 明显 的波 阻抗差 异这 一特 点 , 可 以较 为准 确
地进行 探测 。从煤 层 的厚度 上来说 . 如果厚 度
切 的关系 , 溶 I - ; J 周 围受到 挤压 以后在 重 力 的作
瞬 变 电磁 法 ( T E M 法) 是 一种 时间 域 电磁 感应 法 , 这种 方法主 要利 用 了不接地 回线 或接
地 导线 。 向地 下 发送 一 次脉 冲 场 . 在一 次脉 冲
用 下会发 生坍塌 , 这 种情 况下 陷落 柱 内部填 充
三、 总 结
判断 陷落柱等 构造 的导 含水 性 , 是 煤矿 安全 生
产必 须解决 的一个 问题 , 而 综合 物探技 术则 为 这一 问题的解决提 供了可 能。
一
水 性 探 测及 电 阻率 值 明显 降 低 的采 空 区 积水 范 围探 测 。这种 地 质情 况 非 常 适合 瞬 变 电磁 法, 能 够在 短 时 间内 掌 握采 空 区 、 陷落 柱 的 富
水情 况 , 对于 预防煤矿水 害具有 重要意 义。
、
综 合物探法概 述
综合 物探 法主 要包括 两方 面 的内容 , 即瞬 变电磁 法和三维 地震法 。 ( 一) 瞬 变电磁 法
1 . 瞬变 电磁 法在探 测 陷落柱 中的应 用。煤 矿 的陷 落 柱 的形成 与奥 陶系 灰 岩 溶洞 有 着 密
【 理论广角 I T H E O R Y O F W I D E — A N G L E 】
关于综合物探法在矿井防治水中的应用研究
陷落柱构造综合探测技术研究及应用
夯 晨 救 斜I
21年第1 0 2 期
陷 落 柱 构 造 综 合 探 测 技 术 研 究 及 应 用
张合喜 王 东伟 ,
(. 1 邯郸市大力矿业有限公 司, 河北 邯郸 摘 要 0 60 2 中国矿业 大学 资源与地球科 学学院, 苏 徐 州 50 0;. 江 2 10 ) 20 8 该文论述 了陷落柱的成 因与物理特 征, 此基础上提 出了探测煤矿陷落柱 位置及其 富水性 的矿井物探技术 : 在 采用 无线 电波透视 法可
3 矿井瞬 变 电磁 法基 本原 理 矿井 瞬变 电磁法是一种非接触式探 测方法 。它利 用不接地 回线 向煤 岩 体 中的周 围空 间发 射一 次 电磁
场 , 于煤 岩体 中 电性 不均 匀体感 应产生 的二 次场 随 基
时间的变化规律 , 探测各种 地质 目标体 。根 据煤 岩体 状况选择发射和接 收 回线 边长 , 过加 大发射 功率 和 通
表面铺设 面积为 5的矩形发 射 回线 , 回线 中供 以阶 在 跃脉冲电流 ,
r , t<0
通过研究煤层 、 种岩层 及地质 构造 对 电磁波 传 各
播的影响 ( 括 吸收 、 射 、 次 辐射 等作 用 ) 包 反 二 所造 成
收 稿 日期 :0 1 6— 9 2 1 —0 2
电磁波能量就会被其吸收或完全屏蔽。 煤系地层 的沉 积序列 比较 清晰 , 原生地 层状 态 在
图 1 坑 道 无 线 电 波透 视 法 工作 示 意 图
巷
下, 其导 电特征在纵 向上有 固定 的变化规律 , 在横 向上
则 比较均一 。当存 在 陷落 柱或 构造破 碎带 时 , 若构 造
接收 回线匝数增强 二次场 信号 强度 , 以增 大瞬变 电 可
综合物探法在陷落柱探测中的应用
段, 疑似 陷 落 柱 的 顶 界 面 是 否 发 育 到 8 ,煤 尚 不 清
楚, 这涉及 到未来 8 , 煤 层 采 面 的 布 置及 安 全 生 产 。 为查 明疑 似 陷落柱 的 准确 位 置 、 富水 性 和 深 部 发 育
2 地 球 物 理 探 测 基 础
由 于 地 层 的 沉 积 序 列 比较 清 晰 , 在 原 生 地 层 状
2 . A n h u i H u i z h o u I n s t i t u t e o f S u b t e r r a n e a n C a l a mi t y , H e f e i 2 3 0 0 0 0 , C h i n a )
一 一 = ~ 薹 ~ 一 一 一
许 疃煤 矿 7 : 煤7 2 9工 作 面运 输 巷 底板 下 一 定
落柱 体 富含水 特性 。 。 ( 2 ) 使 用反 射地震 扫描 技 术 探查 巷 道 底板 疑 似 陷落 柱体 范 围 。 ( 3 ) 采用地震波三维反射偏移技术 , 使 用 地 震 放 炮 方式进 行 三维 反射 偏移 成像 技术探 查 疑似 陷落
Li Ni n g , Ha o Zh i c h a o , L a Li a ng d o n g , Zh a o Ch e n g z h o u
( 1 . Xu t u a n C o a l Mi n e , Hu a i b e i Mi n i n g I n d u s t r y G r o u p C o ., Hu a i b e i 2 3 5 0 0 0, C h i n a;
关键词 : 综合物探方 法; 陷落 柱 ; 地 震 波 反 射 偏 移 技 术 中 图分 类 号 : T D 3 2 7 文 献 标 志码 : A
煤矿水害防治中的综合物探技术应用
状 等 。 由于该 方 法 是 纯 二 次 场 测 量 , 与 普 通 电法 故
的密度可达 5r X 获得信息量 丰富, l m, l 5 地震剖 面 分 辨率 高 , 地下 的古 河流 、 湖泊 、 高 山 、 喀 斯特 古 古 古 地貌 、 断层 、 陷落 柱 、 空 区等 地 质 现 象 均 可 直 接 或 采
在煤 矿 生产 和建 设 中 , 害 是 影 响 煤 矿 安 全 生 水 产 和建设 的重 大灾 害之 一 。近 年来 我 国 国 民经 济 快 速发 展 , 能 源 的需 求 日益增 大 , 矿 的整合 和重 组 对 煤
用 目的是 为 了使 地 下 目标 的 图 像 更 加 清 晰 、 置 预 位 测更 加 可靠 。三 维地 震勘 探 把沿 测 线 观测 的二维 地 震 方 法 扩 展 到 三维 空 间 , 由深 度 方 向 z和构 成 面 积 的 、 成 三维 空 间 , 过面 积 观 测 技术 获 得 与 勘 y构 通 探地 质体 相 适 应 的三 维 数 据 体 。 与 二 维 地 震 比较 , 三维 地震 勘探 有 如 下 特 点 : 一 , 据量 大 , 田三 第 数 煤
三维 地震 勘探 能够 获得 一个 三 维 空 间上 的 数据 体 。提 供 剖面 的 、 面 的 、 体 的地 下 地 质体 构 造 图 平 立
1 综 合 物 探 方 法
1 1 瞬 变 电磁 法 .
瞬变 电磁 法 ( E 法 ) 于时 间域 电 磁感 应 法 , TM 属
象 , 大 地提 高 了地 震勘 探 的精 确度 , 地 下地 质构 极 对 造 复 杂多 变 的地 区特别 有 效 。三维 数 据 体 的信 息 点
综合物探技术在煤矿地质水文勘探中的运用分析
综合物探技术在煤矿地质水文勘探中的运用分析摘要:在煤矿采掘过程中经常会遇到矿井突水问题,这将严重威胁煤矿的安全生产,我国煤矿井下开采过程中受到多种水害威胁,矿井顶底板水害问题非常常见,随着煤矿深部开采的不断发展,顶底板水害更加频繁,严重影响到煤矿高产高效安全开采目标的实现。
因此,对回采工作面顶底板水害进行探查,查明水害致灾因素,并进行针对性的治理是非常有必要的。
当前煤矿对于地质构造和富水异常区的探测主要有钻探、物探、化探等多种探测方法,各探测方法都有着自身的探测优势和适用范围,因此多种探测方法综合使用效果较为理想。
针对以上分析,提出了物钻探相结合技术,在钻探资料基础上,对地质构造和顶板含水层富水异常区进行有效探查,为防治水工作提供技术保障。
关键词:综合物探技术;煤矿地质水文勘探;运用引言物探技术的应用范围非常广泛,在煤矿地质探测中发挥着重要作用。
煤矿开采很可能会面临各种地质构造甚至地质灾害,不仅影响开采效率,还可能引发严重的安全事故,威胁开采人员的生命安全。
因此在煤矿地质探测中应不断更新探测技术,提高探测效率与准确性,从而预见和控制开采过程中可能出现的各种风险问题。
通过物探技术的合理应用可以有效把握煤层地质构造,规避煤矿开采中的水文灾害和地质灾害等,对煤矿开采效率与安全性的提升起到关键作用。
1煤矿地质探测中常用的物探技术1.1地震勘探技术在地震勘探技术应用期间,需要人工制造震源,一般利用炸药爆炸来产生较强烈的地表震动,之后通过高精度仪器在提前设定好的探测点收集震动信息,结合震动信息的收集与分析,运用信号反演地层结构状况。
地震勘探技术基于地震波在岩层分界面的反射与折射,对接收的地震波信号、震源特征、探测点位置等进行综合分析,能快速推导出地下岩层的基本形态和性质信息。
地震勘探技术的有效应用深度可达近万米,岩层勘探范围非常广,利用收集到的地震勘探信息还可以构建岩层地质结构三维模型,但美中不足的是精度较差且无法有效控制,一些小规模地质构造探测中有其他更适合的技术可供选择。
综合电法在陷落柱源勘查中的应用实例
第4期 山西焦煤科技 No.4 2008年4月 Shanxi Coking Coal Science&Technology Ap r.2008 技术经验综合电法在陷落柱源勘查中的应用实例孙宝国①(太原理工大学) 摘 要 在特定的地质条件下,不同物探方法相结合使用,可有效避免单种物探方法的多解性和不确定性,获得较为理想的解释。
以清徐陷落柱勘查为例,说明瞬变电磁法与电阻率测深法相结合是寻找陷落柱的一种行之有效的手段。
关键词 综合电法;瞬变电磁法;电阻率测深;陷落柱中图分类号:T D16 文献标识码:B 文章编号:1672-0652(2008)04-0015-03 山西省清徐县平太煤矿位于清徐勘探区东北部,该矿隶属马峪乡管辖,属西山煤田清交矿区。
设计能力为15万t/年,矿区面积为1.2623km2。
该矿区陷落柱极为发育,给该矿巷道的掘进和煤炭的开采带来一定的困难,为了调查该矿指定范围内是否存在陷落柱及其位置与范围,在区域地质、水文地质条件调查的基础上,采用了瞬变电磁测法和直流电测深法相结合的方法,在其指定范围内进行物探勘测工作。
1 地质概况1)地层简述。
根据矿井资料和周边地区地层出露情况,本井田内揭露地层有第四系(Q)、二叠系上统上石盒子组(P2s)、二叠系下统下石盒子组(P1x)、二叠系下统山西组(P1s)、石炭系上统太原组(C3t)、石炭系中统本溪组(C2b)、奥陶系中统峰峰组(O2f),其中第四系地层分布在井田内山梁上。
2)构造。
井田位于晋中断陷盆地西缘,太原西山煤田清交矿区清徐勘探区的东北部。
井田内地层总体上为一轴向北东的向斜构造,地层倾角东缓西陡,基本在3°~14°之间,井田北部边缘为碾底断层,井田南东部发育一条落差5m左右的正断层。
井田南部发育几个规模较大的陷落柱构造,构造中等,对矿井生产构成一定的影响。
2 勘测方法技术由于工作区属于山区,地面起伏大,沟谷发育,因此,本项目选择受地形影响小、资料精度高、勘探深度大的瞬变电磁法(TEM)与直流电测深法。
隐伏陷落柱的探测与综合治理方法
隐伏陷落柱的探测与综合治理方法摘要:地下采矿掘进过程中存在着隐伏陷落柱,导致突水事故频发,严重危害了人员安全和人民财产,影响不容小觑。
本文以隐伏陷落柱为研究对象,从其探测方法和综合治理手段等方面进行阐述,旨在为煤矿安全生产提供科学理论指导。
关键词:隐伏陷落柱;探测;综合治理技术陷落柱是由溶洞塌陷而成,主要发育在华北地区,是一种孤立的地质体,在煤矿中分布广泛,在平面上一般为圆形或者椭圆形,从断面看不同高度的陷落柱具有不同的形态,一般是下大上小的截锥体,也有中间大上下小或者串珠状的陷落柱,能储存水、导水,难以确定较为复杂。
近些年来陷落柱的形成机理主要存在几种观点:真空吸蚀说、内外循环机理、膏溶塌陷说、重力塌落说、“A”字形裂隙理论等,但不难发现其基本条件一致。
可以概况为陷落柱发育的前提是可溶性岩石、岩石能够导水且具有侵蚀性、流动性。
隐伏于煤层底板以下的隐伏陷落柱,一般未压实,其突水隐蔽性强、水量大、速度快、破坏性高,对地下工程影响较大,如工作面的布置、巷道延伸、资源浪费、煤炭质量、经济效益和施工安全。
2010年3月内蒙古骆驼山煤矿陷落柱突水造成淹井和32人死,从2010年至2019年期间先后在淮北,山东,河南等地区煤矿发生几十余起煤矿突水淹井事故,总共造成数百亿元的经济损失,这些灾难背后的”凶手”都是隐伏陷落柱。
1隐伏陷落柱的探测方法1.1.1传统探测方法因为构成地壳的不同岩石介质往往在密度、弹性、电导率、磁力、放射性和热导率等方面存在差异,这些差异会引起相应地球物理场的局部变化。
通过测量这些物理场的分布和变化特征,结合已知地质资料进行分析研究,为识别陷落柱提供了可能。
目前陷落柱探测一般方法是物探和钻探。
探查主要依靠物探技术,依据陷落柱与其围岩介质相对不同的物理性质上的差异,运用不同的地面物探方法,如三维地震勘探、瑞雷波勘探、放射性、无线电坑透法、瞬变电磁法和槽波法等对陷落柱进行探测,但目前主要使用的是三维地震勘探,即通过测得一组较为立体的数据,运用这些数据可以计算得出地层的立体图像。
综合勘探技术在探测地质异常体中的应用
!’)""89&: !""# 年 #" 月河北物探队对这一区域进行了三
维地震勘探和电法探测,认为该溜子道前方存在一 地质异常体, 其范围在 (#%)# 近似椭圆 !" 东西方向 南北方向 !$# ; 在 %&!’( 近似椭圆形, 长轴 (东 !"# , 西方向) 为 )*# , 短轴 (南 北 方 向 ) 为 )$#; 在 &) 煤 短轴 (东西 层近似椭圆形, 长轴 (南北方向) 为 )"#, 方向) 为 ))# , 从提供的 " 个时间剖面看。有 ) 个剖 其余 ) 个剖面断开不明 面, *、 ’ 煤层断开比较明显, 显, 但所有剖面 &$ 煤层及以下地层断开均显示不明 显, 奥陶纪灰岩界面显示也不清晰。 这可能是由于三 维地震勘探深度太大, 分辩率低所致。
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矿井防治水中综合物探技术的有效应用
矿井防治水中综合物探技术的有效应用摘要影响矿井安全生产的因素多种多样,其中水害的比例相对较大,并且水害的类型也有所不同。
传统的物探、单一的物探方法由于受到自身特点及矿井地质条件、水文地质条件的限制,在处理矿井水害过程中存在相当大的资源浪费的现象。
本文结合实例提出以地震及电法勘探相结合的综合物探法,针对矿井开采过程中遇到的矿井水害及其它结构问题提供了一种新的勘探方法。
关键词矿井防治水;三维地震勘探;电法勘探中图分类号td71 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2011)49-0146-021 三维地震勘探及电法勘探概述1.1 三维地震勘探第四系含水层组底部,通常都有较厚的粘土、亚粘土沉积,这些粘土上所覆盖的砂、砾石层以及下伏的基岩风化带与其沉积的速度和密度有着很大的差异,在对新生界反射波进行精细的目标处理后,即可获取新生界底界面tq反射波,该反射波具有能量强、全区可连续追踪以及波组特征明显等特点。
不过一些粘性沉积物存在于第四系含水层组,由于其沉积尖灭或者其它的原因导致其沉积的厚度非常有限,甚至存在局部缺失等问题,因此造成粘土上所覆盖的砂、砾石层和下伏的基岩风化带直接接触,从而减小了波阻抗差异值,最终无法形成反射波,而在时间剖面上,其反映就表现为tq反射波缺失。
1.2 电法勘探为了对富水性做出更准确的评价,其平面控制可以选择瞬变电磁法,该方法对电阻率的变化能作出灵敏的反映,并且分层明显,可以利用其在异常地段做加密控制。
并以此为基础,实测时再与电阻率测深法相结合,加上三维地震钻孔所得出的资料可以使得解释精度得到进一步提高。
2 采空区及其富水性勘测某矿井受到资料信息及开采方法的局限,老空区范围和富水情况无法确定。
为了提高生产的效率及安全性,现拟对某工作面的上覆地层和采空区的富水情况进行探测,探测方案为地面与井下结合的综合物探法。
在对该区地质条件加以详细分析后,制定出地震与多种电法相结合的勘探方案。
综合物探技术在煤矿采空区探测中的应用
煤系地层 ,尤其是在还原条件下的沉积地层 , 均含有较高的放射性核素 瑚 u和 R 等 ,因此具有 a
次脉 冲磁场 , 在一次脉 冲磁场 间歇期间 , 利用 另
回线 或 探 头 接 收 由地 下 地 质 体 受 激励 引起 的 涡 流产生 的 随时 间变化 的感应 二 次场 。二 次场 的大小 与地 下 地 质 体 的 电性 有 关 。根 据 二 次 场 衰 减 的 特
氡所衰变 的子体放射出 射线的强度 , 从而了解氡
气浓度的高低。活性炭测氡法是一种静态 、 累积的 氡气测量方法 , 具有如下特 ] : 灵敏度高 、 精度高 ,
易 于发 现 微 弱 异 常 ; 干 扰 性 强 , 受 电 磁 场及 地 抗 不
1 探测原理及特 点
11 活 性炭 测 氡法探 测原 理 及特 点 .
煤炭是我 国的主要资源 ,受长期开采 的影响 , 特别是煤炭 的过度开采 已使地下形成 了大量 的采 空区, 尤其是小煤 矿的滥 开滥采 , 导致许 多隐性采 空 区的存在 , 常富含水 或瓦斯 , 并 严重影 响当地 的 经济建设 , 引发地 质灾害 , 给大矿 的安全生产及其
他 的 工 程 建 设 带 来 了极 大 的 隐 患 和 经 济 损 失 , 因
氡( R ) 拢 n 是铀( 8系的唯一呈气态 的无色无 味 2 ) 3 的放射性惰性气体 , 是镭 的衰变产物 , 其化学性质 十分稳定 , 但物理性 质十分活泼 , 能溶于水 、 油等液 体中。它活动性强 , 具有很强的迁移能力 , 可以很容
易 由地 下深 部经 过岩 石进 入地 表土 壤果, 并以太原 煤气化嘉 乐泉煤矿周 围采空 区的探 测为例 , 证明 了三种 方法互补 , 互证 ,
定位 、 定性 准确 , 测 效 果 明 显 。 探
利用地震属性探测陷落柱的技术与应用
在地震道相位会出现反转等 明显异常变化 , 有利于 陷落柱 的识别
及解释 。
2 . 3 . 2 方 差 体 属 性
数学计算推导 出的体现地震波 的运动学 、 动力学 、 统计特征和几 何 形态 特征变化 的特征属性值f l 】 。 地震波在传播过程 中,波形特征及变化与传播介质的物理 性质及 内部结构有很大关系 。地层 的物性变化必然会引起地震
2 . 3 利 用地 震 属 性 探 测 陷 落柱 的技 术 在 三维地震勘探 中, 主要 通过对各种地震属性 的提取 、 分析
与研究等方法来进行 陷落柱 的解释 。地震属性解释流程 主要 为 : 层位追踪一提取 目的煤层属性一属性分 析与研究一利 用地震属 性圈定 陷落柱 。 目前瞬时相位属性 、 方差体属性 、 最大反射强度属 性、 瞬时频率属性是常用于陷落柱解释的几种属性 。
反射波特征的变化 , 进而也就导致了地震属性 的变化 。地震属性 能够反映出隐藏在地震数据 中的与煤层及发育 于其 中的断裂构 造、 地质异 常体等的有关信息。利用各种数 学分析方法提取并优 选 出对所研究的对象最为敏感 的地震属 性进 行分析 、 解释 , 可 以 提高其微小断裂构造及异常地质体 的识别能力 , 进一步提高煤矿 的高产高效和安全生产 。
用三 维 地 震 勘探 资 料 、 陷 落柱 地 球 物 理 特 征 与属 性 特 征 进 行 瞬 时相 位 、 方差体 、 最 大 反 射 强度、 瞬时频 率等 4种地震属性综合分析 解释 , 陷落柱在 该 4 种 属性 中异常特征 明显 , 并 在 实例 工区 中验证情况 良好 , 取得 了较好 的勘探效果。 关 键 词 : 陷落 柱 ; 三 维 地震 勘 探 ; 地 震属 性 中图分类号 :T D1 6 7 文献标识码 :A 文章编号 : 1 0 0 0 — 8 1 3 6 ( 2 0 1 3 ) 1 4 — 0 0 1 卜0 2
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水淹井灾害。
"#$%%EFGHIJKALMNOPQ 从视电阻率断面图显示 (图 # ) , 在 #& 桩号左右 ’(&&) 以下, 的下方, 有一低阻异常, 视电阻率值明
显低于两侧, 并在奥灰地层有一低阻异常, 陷落柱的 电性反映明显、 清晰, 同三维地震探测成果吻合。
’&$%%4567RSNO 从 - 煤底板等高线图看 (图 -) , 煤层呈单斜形 态, 走向北东, 倾向南东, 倾角约 .#B。区内发育有规
模较大的陷落柱, 该陷落柱从平面上呈椭圆型, 长轴 方向为北西向, 长轴长为 .-#/, 短轴方向为北东向, 短轴长为 >-/。该陷落柱南部边缘距本次掘进下巷 临近的北部采空区约 "3/。 出水点约 3/ 左右, 从三维地震数据体水平切片显示 (图 ! ) , 该突 水陷落柱呈边缘不规则的椭圆型。
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为进一步核查陷落柱在工作面采空区一侧的边 缘位置, 确认该处煤柱的实际宽度, 先后布置了两个 实际施工过程中 探查钻孔, 先期施工的 * 注浆孔,
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钻进了陷落柱。 经以上 , 个钻孔验证, 物探解释陷落 柱面积比实际客体略大, 平面位置摆动不超过 %&), 探测成果精度良好。 物探作为间接的地质探测手段,由于受地质条 件和多种因素的影响, 存在多解性, 其可靠性在实际 应用中会出现误差, 虽有不足之处, 因其有勘探范围 大、 经济、 快捷的特点, 仍得到了广泛的应用, 尤其对
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本次矿井特大突水灾害治理工程,由于邢台矿 业集团指挥得力,选用综合物探技术探测突水陷落 柱, 方法合理, 果断及时, 为排水、 注浆堵水方案的制 定提供了可靠的地质依据, 赢得了宝贵的时间, 使治 水工程仅用了五个月时间,矿井主采工作面就恢复 了生产, 实现了优质、 快捷、 高效的目标。 希望借此次全国水文物探学术交流会的机会, 能与业内同行互相交流、 学习, 使综合物探技术为煤 矿安全、 高效生产提供更有利的地质保障。
地质学院石油物探专业, 物探高级工程师, 现任河北 省 煤 田地质局物测队总工程师。
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第 .> 卷
!#$#!%"456789:;<=> "#$% 高频检波器接收, & 采用可控震源车激发, 线 ’ 炮制单边激发观测系统, 美国产 ()* 无线遥测
比解释。
猛, 仅次于 %)-( 年开滦矿务局范各庄矿陷落柱突水 灾害, 终因排水不及, 于 ( 月 %* 日傍晚一水平进水, 致使整个大型现代化矿井被淹没。 突水发生后, 为了 尽快查清突水构造发育情况,河北省煤田物测队精 心组织,采用三维地震和可控源音频大地电磁法综 合物探技术,仅用了七天时间,提交了物探综合报 告, 确定导水构造为一规模较大的岩溶陷落柱, 为抢 险堵水方案的制定提供了翔实的地质依据。
条件较复杂。
!##’ 年 ( 月 %! 日晨, 位于矿井二水平的 ! )#’
下巷掘进工作面, 突遇隐伏构造发生特大突水灾害, 水量之大, 来势之凶 当日最大涌水量达 *# ###+ & , ,
’
!$’&&401213-5 ) 号煤埋深适中, 主要开采煤层 ! 号、 厚度较大 且稳定 (煤厚平均 .+) , 与围岩存在明显的波阻抗差 ! 号煤形成的 /! 反射波能量强,全区可连续追 异, ) 号煤形成的 /) 反射波较 /! 反射波能量弱, 踪; 但 /! 和 /) 波整体构成—反射波组,有利于资料的对
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勘探区浅层广布卵砾石、流沙。潜水位深约
’#+, 若采用常规井炮方式激发十分困难, 并且砾石
层对地震波产生较强的散射作用,致使能量有较大 衰减的同时也降低了有效波的主频,因此浅层地质
%)-- 年 毕 业 于 长 春 (%)"! —) , 女, 河北省邢台人, rstue 耿 丽 娟
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遇公路、 房屋及果园等障碍物不能正常观测时, 技术人员依据测量资料提前实地踏勘,采用恢复性 放炮和利用 0123 特观软件进行特观设计,保证了 障碍物下资料的完整性和精度。
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从突水测区相邻采区井炮和可控震源激发对比 试验资料分析, 井炮资料信噪比偏低, 且成孔非常困 难, 施工效率低。 该测区选用可控震源激发所获记录 有效波突出, 频率高, 在保证了数据采集质量的前提 下提高了工作效率。
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勘探区地表平坦, 区内有公路, 房屋及果园等障 碍物影响, 给测网布置及地震、 电法野外数据采集造 成一定困难。
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高分辨率三维地震是一种成熟的用于探查煤层 赋存形态及地质构造的物探方法。 具有探测范围大、 投入少、 见效快、 精度高等优势。在煤矿采区构造探 测方面得到广泛的应用。其工作原理是利用人工震 源激发地震波, 用地震仪器录制大地的振动信息, 通 过计算机处理提高信噪比, 突出有效信息, 分析地震 波传播规律从而达到解决地质问题的目的。由于断 层和陷落柱的错断和沉降变化,使地震波产生错动 或紊乱, 因而可以解释描述地下构造特征。
数字地震仪录制。观测系统基本参数:
&+!",-&& 道; 接收道数: .#/+-#/; 检波点网络: -#/+!#/; 炮点网络: 012 网络: 3/+.#/; ’+",-’ 次; 迭加次数: ’--/。 最大非纵炮检距: !&!%%?@ABCD6EFG !&!&$%%HGIJ
可控源大地电磁法 (简称 04567 法) 是以有限 长接地电偶极子为场源,在距偶极中心一定距离处 同时观测电、 磁场参数的一种电磁测探方法。 本次勘 探采用赤道偶极装置进行标量测量,同时观测与场 源平行的电场水平振幅 !" 和与场源正交的磁场水 然后利用电场振幅 !" 和磁场振幅 # $ 计 平分量 # $ 。 算阻抗电阻率 !%。 观测电场相位 !& 和磁场 # &, 用以 计算阻抗相位 "%。 用阻抗电阻率和阻抗相位联合反 演计算可控源电磁测深反演电阻率参数,最后利用 反演电阻率进行地质推断解释。
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