矿井水害动态监测技术
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电剖面、电测深、高密度电法、直流电透视、 自然电场法、激发极化法等电法探测
绿色：自然场 红色：一次场 黄色：二次场
3、动态监测技术-网络并行电法WBD
➢网络并行电法室内试验
渗流过程与自然电场特征
渗流过程与一次场电位特征
渗流过程与激励电流特征
3、动态监测技术-1底板探测
➢煤层底板水探测案例 从图中看出：在5月9日以前自
弯曲下沉带 裂隙带 冒落带
1＃孔“两带”判定
河南义马集团新安矿顶板探测案例
3、动态监测技术-2顶板探测
➢煤层顶板破坏探测案例 疃
淮北矿业集团孙疃矿顶板探测案例
3、动态监测技术-2顶板探测
Q:m3/Qh:工m3作/h工面作出面水出量水 量
mV
V/mv 工作面2#钻孔自然电位变化图 顶板视电阻率剖面图
然电位曲线基本一致，主要表现为 负电位特征，5月10日j1至j11电极 出现明显高电位异常，5月11日、 12日仍向高电位发展，按照自然电 位指示渗流方向及其变化梯度的特 征规律，认为底板具有出水可能， 5月12日晚及时向矿方发出底板可 能突水警报。
皖北煤电公司五沟矿底板探测 案例
水源为底板砂岩裂隙水， 与底板灰岩水没有直接联系。
切 眼
槽 顺 风 回
槽 顺 输 运
Βιβλιοθήκη Baidu 5、小结
通过介绍安徽、河南、江苏、山东、山西等地区10个案例: ➢工作面顶板水害探测 ➢工作面底板水害探测 ➢巷道超前水害探测及陷落柱探测 介绍了瞬变电磁、直流电法矿井水害动态监测技术。 但是，要说明的是：物探毕竟是一种非接触方法，不能完 全取代钻探。对敏感区域，先上物探查明区域总体情况，对 动态监测（连续出现）异常区域，需严格按照《煤矿防治水 规定》进行探放水；通过与钻探结合，快速、准确地探测水 害。
4、瞬变电磁探测技术
➢矿井瞬变电磁仪器设备
国际首台“YCS40(A)矿用瞬变电磁仪”
4、瞬变电磁探测技术-1底板、超前探测
➢煤层底板水探测案例
➢煤层超前探测案例
山西潞安矿业集团李村煤矿底板探测、超前探测案例
4、瞬变电磁探测技术-2顶板探测
➢煤层顶板水探测案例
安徽新集煤业股份有限公司刘店矿顶板探测案例
矿井水源探测: 矿井充水水源及 涌水通道
矿井探放水:探 放水钻孔设计、 排水能力及排水 线路。
1、概述-矿井水防治现有探测方法
对矿井水,坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采 ” ➢ 钻探法
为直接探测方法，准确可靠，但施工速度慢、工期长、费用 高、具有区域的局限性。 ➢ 物探法 为间接探测方法，施工效率高、工期短、费用低、可反映面 状或三维空间含水情况，但具有多解性、准确度相对较差 的缺点。 ➢ 钻探物探相结合 对敏感区域，先上物探查明区域总体情况，再上钻探进行验 证，验证后物探对比确定参数，指导下次探测 显然钻探和物探相结合是最为经济合理的探测手段，为当前 矿井水害探测的主要趋势
瞬变电磁法，其次为地震波法、无线电波坑透法、 地质雷达
2、物探技术简介1-直流电法
➢物理基础：直流电法是以探测目标与围岩 间存在电性差异为基础的。通常岩层中相 对富水区为低电阻率特征。
➢探测方法 电剖面法/电测深法/高密度电法/电透视法/ 三维直流电法
2、物探技术简介2-三维直流电法
➢ 现场采集任意位置电极数 据，利用供电电极和测量 电极电流、电位情况变化 进行全空间三维视电阻率 反演，求取电阻率值。
3、动态监测技术-网络并行电法WBD
➢网络并行电法仪器设备
“WBD网络并行电法仪”获得国家重点新产品证书（2008GRC30035）
3、动态监测技术-网络并行电法WBD
网络并行电法监测系统示意图
3、动态监测技术-网络并行电法WBD
➢网络并行电法原理图
单电源
异性点电源
特色1：三场合一
特色2：归结二种采集模式
3、动态监测技术-1底板探测
➢煤层底板破坏探测案例
四维地电场监测技术
山东淄博矿业集团埠村矿底板探测案例
3、动态监测技术-2顶板探测
➢煤层顶板破坏探测案例
河南义马集团新安矿顶板探测案例
3、动态监测技术-2顶板探测
➢煤层顶板破坏探测案例
河南义马集团新安矿顶板探测案例
3、动态监测技术-2顶板探测
➢煤层顶板破坏探测案例
I:mA 工作面2#钻孔激励电流变化图
➢陷落柱探测案例
3、动态监测技术-3陷落柱探测
巷道全空间三维电阻率反演陷落柱赋水性结果图
淮北矿业集团祁东矿陷落柱探测案例
➢巷道超前探测案例
3、动态监测技术-4超前探测
淮南矿业集团顾桥矿顶板探测案例
4、瞬变电磁探测技术
➢ 矿井瞬变电磁法 瞬变电磁法分为发射、电磁感 应和接受三部分，当反射回线中 的稳定电流突然切断后，根据电 磁感应原理，发射回线中的电流 突然变化必然在其周围产生磁场， 该磁场称之为一次磁场。一次磁 场在周围传播的过程中如果遇到 地下良导体，将在其内部激发产 生感应电流，又称涡流或二次电 流，由于二次电流随时间的变化， 在其周围又产生新的磁场，称二 次磁场。二次磁场主要来源于良 导体内的感应电流，它包含矿井 中赋水体的信息，因此，通过接 收回线的观测，并对观测数据进 行处理，就可得到巷道周边的赋 水体的信息特征 。
矿井水害动态监测技术
汇报纲要
4-瞬变电磁
3-动态监测
5-总结 1-概述
纲要
2-三维电法
1、概述-矿井水防治意义
1
矿井水害为煤矿五大灾害之一
2 矿井水害制约了煤矿的高产高效
3
矿井水害对安全生产的影响
4
矿井水的有效利用
1、概述-矿井防治水主要内容
矿井防治水
矿井水害监测（ 动态）：掌握煤 岩层采动裂隙的 发育规律、探测 隐伏水体
1、概述-矿井水害防治类型
按矿井水源与采掘巷道空间位置分： ➢工作面顶板裂隙水害防治 ➢工作面底板承压水害防治 ➢巷道超前水害防治
1、概述-当前煤矿物探探水技术
按地球物理探测技术分： ➢ 直流电阻率法 ➢ 瞬变电磁法 ➢ 地震波法 ➢ 无线电坑透法 ➢ 地质雷达法 其中对于含水性探测最常用的方法为直流电阻率法
地面模拟实验
地面模拟实验
2、物探技术简介2-三维直流电法
安徽界沟矿业有限公司界沟煤矿三维电法探测案例
2、物探技术简介2-三维直流电法
上海大屯能源股份有限公司龙东煤矿三维电法探测案例
3、动态监测技术-网络并行电法WBD
➢网络并行电法技术
网络并行电法系统是由中国矿业大学和安徽惠 州地下灾害研究设计院、江苏东华测试有限公司 联合研制的,具有采集数据高效、数据量大、采集 方式简单的特点，采集数据可进行二维和三维电 阻率反演。主要特点是可同时观测整条测线上的 电流、电位变化情况，并可实现数据远程实时采 集，实现电法探测的远程实时监测，达到矿井水 害的动态监测效果。
绿色：自然场 红色：一次场 黄色：二次场
3、动态监测技术-网络并行电法WBD
➢网络并行电法室内试验
渗流过程与自然电场特征
渗流过程与一次场电位特征
渗流过程与激励电流特征
3、动态监测技术-1底板探测
➢煤层底板水探测案例 从图中看出：在5月9日以前自
弯曲下沉带 裂隙带 冒落带
1＃孔“两带”判定
河南义马集团新安矿顶板探测案例
3、动态监测技术-2顶板探测
➢煤层顶板破坏探测案例 疃
淮北矿业集团孙疃矿顶板探测案例
3、动态监测技术-2顶板探测
Q:m3/Qh:工m3作/h工面作出面水出量水 量
mV
V/mv 工作面2#钻孔自然电位变化图 顶板视电阻率剖面图
然电位曲线基本一致，主要表现为 负电位特征，5月10日j1至j11电极 出现明显高电位异常，5月11日、 12日仍向高电位发展，按照自然电 位指示渗流方向及其变化梯度的特 征规律，认为底板具有出水可能， 5月12日晚及时向矿方发出底板可 能突水警报。
皖北煤电公司五沟矿底板探测 案例
水源为底板砂岩裂隙水， 与底板灰岩水没有直接联系。
切 眼
槽 顺 风 回
槽 顺 输 运
Βιβλιοθήκη Baidu 5、小结
通过介绍安徽、河南、江苏、山东、山西等地区10个案例: ➢工作面顶板水害探测 ➢工作面底板水害探测 ➢巷道超前水害探测及陷落柱探测 介绍了瞬变电磁、直流电法矿井水害动态监测技术。 但是，要说明的是：物探毕竟是一种非接触方法，不能完 全取代钻探。对敏感区域，先上物探查明区域总体情况，对 动态监测（连续出现）异常区域，需严格按照《煤矿防治水 规定》进行探放水；通过与钻探结合，快速、准确地探测水 害。
4、瞬变电磁探测技术
➢矿井瞬变电磁仪器设备
国际首台“YCS40(A)矿用瞬变电磁仪”
4、瞬变电磁探测技术-1底板、超前探测
➢煤层底板水探测案例
➢煤层超前探测案例
山西潞安矿业集团李村煤矿底板探测、超前探测案例
4、瞬变电磁探测技术-2顶板探测
➢煤层顶板水探测案例
安徽新集煤业股份有限公司刘店矿顶板探测案例
矿井水源探测: 矿井充水水源及 涌水通道
矿井探放水:探 放水钻孔设计、 排水能力及排水 线路。
1、概述-矿井水防治现有探测方法
对矿井水,坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采 ” ➢ 钻探法
为直接探测方法，准确可靠，但施工速度慢、工期长、费用 高、具有区域的局限性。 ➢ 物探法 为间接探测方法，施工效率高、工期短、费用低、可反映面 状或三维空间含水情况，但具有多解性、准确度相对较差 的缺点。 ➢ 钻探物探相结合 对敏感区域，先上物探查明区域总体情况，再上钻探进行验 证，验证后物探对比确定参数，指导下次探测 显然钻探和物探相结合是最为经济合理的探测手段，为当前 矿井水害探测的主要趋势
瞬变电磁法，其次为地震波法、无线电波坑透法、 地质雷达
2、物探技术简介1-直流电法
➢物理基础：直流电法是以探测目标与围岩 间存在电性差异为基础的。通常岩层中相 对富水区为低电阻率特征。
➢探测方法 电剖面法/电测深法/高密度电法/电透视法/ 三维直流电法
2、物探技术简介2-三维直流电法
➢ 现场采集任意位置电极数 据，利用供电电极和测量 电极电流、电位情况变化 进行全空间三维视电阻率 反演，求取电阻率值。
3、动态监测技术-网络并行电法WBD
➢网络并行电法仪器设备
“WBD网络并行电法仪”获得国家重点新产品证书（2008GRC30035）
3、动态监测技术-网络并行电法WBD
网络并行电法监测系统示意图
3、动态监测技术-网络并行电法WBD
➢网络并行电法原理图
单电源
异性点电源
特色1：三场合一
特色2：归结二种采集模式
3、动态监测技术-1底板探测
➢煤层底板破坏探测案例
四维地电场监测技术
山东淄博矿业集团埠村矿底板探测案例
3、动态监测技术-2顶板探测
➢煤层顶板破坏探测案例
河南义马集团新安矿顶板探测案例
3、动态监测技术-2顶板探测
➢煤层顶板破坏探测案例
河南义马集团新安矿顶板探测案例
3、动态监测技术-2顶板探测
➢煤层顶板破坏探测案例
I:mA 工作面2#钻孔激励电流变化图
➢陷落柱探测案例
3、动态监测技术-3陷落柱探测
巷道全空间三维电阻率反演陷落柱赋水性结果图
淮北矿业集团祁东矿陷落柱探测案例
➢巷道超前探测案例
3、动态监测技术-4超前探测
淮南矿业集团顾桥矿顶板探测案例
4、瞬变电磁探测技术
➢ 矿井瞬变电磁法 瞬变电磁法分为发射、电磁感 应和接受三部分，当反射回线中 的稳定电流突然切断后，根据电 磁感应原理，发射回线中的电流 突然变化必然在其周围产生磁场， 该磁场称之为一次磁场。一次磁 场在周围传播的过程中如果遇到 地下良导体，将在其内部激发产 生感应电流，又称涡流或二次电 流，由于二次电流随时间的变化， 在其周围又产生新的磁场，称二 次磁场。二次磁场主要来源于良 导体内的感应电流，它包含矿井 中赋水体的信息，因此，通过接 收回线的观测，并对观测数据进 行处理，就可得到巷道周边的赋 水体的信息特征 。
矿井水害动态监测技术
汇报纲要
4-瞬变电磁
3-动态监测
5-总结 1-概述
纲要
2-三维电法
1、概述-矿井水防治意义
1
矿井水害为煤矿五大灾害之一
2 矿井水害制约了煤矿的高产高效
3
矿井水害对安全生产的影响
4
矿井水的有效利用
1、概述-矿井防治水主要内容
矿井防治水
矿井水害监测（ 动态）：掌握煤 岩层采动裂隙的 发育规律、探测 隐伏水体
1、概述-矿井水害防治类型
按矿井水源与采掘巷道空间位置分： ➢工作面顶板裂隙水害防治 ➢工作面底板承压水害防治 ➢巷道超前水害防治
1、概述-当前煤矿物探探水技术
按地球物理探测技术分： ➢ 直流电阻率法 ➢ 瞬变电磁法 ➢ 地震波法 ➢ 无线电坑透法 ➢ 地质雷达法 其中对于含水性探测最常用的方法为直流电阻率法
地面模拟实验
地面模拟实验
2、物探技术简介2-三维直流电法
安徽界沟矿业有限公司界沟煤矿三维电法探测案例
2、物探技术简介2-三维直流电法
上海大屯能源股份有限公司龙东煤矿三维电法探测案例
3、动态监测技术-网络并行电法WBD
➢网络并行电法技术
网络并行电法系统是由中国矿业大学和安徽惠 州地下灾害研究设计院、江苏东华测试有限公司 联合研制的,具有采集数据高效、数据量大、采集 方式简单的特点，采集数据可进行二维和三维电 阻率反演。主要特点是可同时观测整条测线上的 电流、电位变化情况，并可实现数据远程实时采 集，实现电法探测的远程实时监测，达到矿井水 害的动态监测效果。