采掘工作面顶板含水构造应用矿井瞬变电磁探查技术

一、引言长期以来,采煤工作面内和巷道掘进前方的地质构造异常、顶（底）板突水灾害等问题一直困扰着煤矿安全生产．而其中的水害是影响矿井安全生产最多的重大灾害,由于矿井突水迫使工作面停产、搬迁．造成人员伤亡的事故屡见不鲜。目前,直接探测矿井各种突水构造的物探方法主要有矿井直流电法勘探方法、无线电波透视法、音频电透视法、瑞雷波法、矿井地质雷达法和矿井瞬变电磁法等,矿井瞬变电磁法凭借其对低阻异常体反应灵敏,方向性强,体积效应小、横向分辨率高、工作效率高和成本低等优点．在探测隐伏含（导）水构造、充水钻孔、采空区积水等方面取得了很好的应用效果,因此矿井瞬变电磁法应用于井下探测是一种很有发展前途的电磁探测方法。     

徐庄煤矿7199综放工作面突水分析

为实现7199工作面在高水压突水条件下安全回采,通过对徐庄煤矿水文地质条件分析、水质化验及工程验证确定突水水源,采用瞬变电磁探测法和巷道地震共偏移法探测技术探测7199工作面顶板含水层区域,通过工作面两巷及切眼数据综合计算,得到工作面面内及周边和顶板方向上下的相对低阻异常区域的分布情况.结果表明:较大低阻异常区域主要集中在工作面近溜子道一侧;7199工作面突水水源为顶板砂岩水和分界砂岩水,存在底含和侏罗白垩水间接补给;主要的导水通道为采动导水裂隙带.     

瞬变电磁法在圪堆煤矿含(导)水构造超前探测中的应用

介绍了矿井瞬变电磁超前探测技术的原理与方法,以圪堆煤矿瞬变电磁法巷道超前探测为例,研究了圪堆煤矿井下试验区电阻率值与富水性关系,分析了矿井瞬变电磁法在探测迎头前方含(导)水构造中的应用,通过与矿井高密度电法的对比探测及钻探验证,说明矿井瞬变电磁法能够有效地查明掘进巷道前方含(导)水构造的分布情况,为煤矿安全掘进提供了技术保障。     

浅谈瞬变电磁法在煤矿探测底板含水性中的应用

良庄煤矿是1954年开采得老矿,随着矿井开采时间不断延长,资源枯竭成为制约煤矿发展得主要障碍,为了延长矿井的寿命,自2004年良庄煤矿开始回采十五层煤。十五层煤底板下距徐家庄灰岩深度平均23m,距奥陶系灰岩65m,根据邻近的水文观测孔资料分析,徐家庄灰岩水位在-300米、奥陶系灰岩水位在±0米,十五层煤得开采受徐、奥灰突水威胁。因此工作面开采前,必须对工作面底板主要含水岩层(徐灰、奥灰)的含水性进行探测,为工作面得安全开采提供可靠依据。煤矿底板富水性探测的方法有很多种,矿井瞬变电磁法探测是将成熟的地面瞬变电磁法应用于煤矿井下,在良庄煤矿是一种尝试,2004年8月矿井瞬变电磁作为一种新技术,在良庄煤矿东21513工作面回风巷,首次使用矿井瞬变电磁法探测工作面底板富水构造,取得了很好的效果,因此矿井瞬变电磁被广泛应用于后组煤工作面底板富水构造探测。     

矿井瞬变电磁法在工作面顶板探测中的应用

瞬变电磁方法对地下水反应敏感,矿井瞬变电磁法具备距离目标体近,分辨率高,施工简便的特点。本文介绍了矿井瞬变电磁法探测技术的原理与方法,并使用YCS40(A)矿用瞬变电磁仪,采用重叠回线装置,对宁夏某煤矿112201工作面顶板赋水性进行了探测,指出巷道顶板存在富水异常区,为工作面安全回采提供了可靠的技术支持。     

瞬变电磁法定量评估河流流域开采区富水性技术

为了查明河流下渗对露井联采采空区和回填区影响的范围及程度,采用瞬变电磁法对鄂尔多斯呼和乌素沟与乌兰木伦河附近井工开采采空区及露天开采回填区进行探测试验,根据距离河流的远近不同从"线、面、体"等角度全方位分析电性响应特征情况,并结合物探区域内钻探抽水试验结果,探讨瞬变电磁法定量探测富水性的可行性。结果表明:瞬变电磁法可精确勘查河流流域露井协采煤矿浅埋深地质异常体(埋深不超过150 m)富水范围及强度,河流附近不含水(或弱含水)采空区高阻特征明显,而河流附近含水回填区低阻特征明显;附近河流对回填区影响较大,横向可达500 m,回填区呈现明显的富水"漏斗",横向影响范围随深度增加缩小,富水强度随深度增加也减弱,基本与露天剥离回填空间范围相吻合,而附近河流对采空区及上部岩层影响较小,横向不超过80 m,纵向主要影响采空区上部含水层,对采空区补给较少,采空区基本不含水(或弱含水);尝试建立钻孔单位涌水量与视电阻率之间的关系式,并用瞬变电磁法定量探测区域单位涌水量从而确定富水性等级。     

瞬变电磁法在探测永明煤矿地质构造中的应用

在以往煤层开采过程中,曾发生多起奥灰水突水事故,其导水通道多为断层、陷落柱等构造。因此,在下组深部煤层开采过程中,查明工作面内部构造的发育情况,对工作面水害治理至关重要。陕西永明煤矿有限公司3311工作面内部断层发育,且矿井其他区域已揭露陷落柱,因此采用瞬变电磁法对工作面进行探查。根据3311工作面瞬变电磁法不同深度电阻率分布图,对比分析其他矿区工作面内部陷落柱发育的电阻率分布图。结果表明:在同一位置并没有出现明显的圆形或椭圆形形态特征,判断3311工作面内部发育陷落柱的可能性不大。     

工作面底板岩层富水性的综合探测

以河北单候矿6105N工作面瞬变电磁法探测为例，分析了矿井瞬变电磁法在探测工作面底板富水性中的应用，并通过直流电法探测对瞬变电磁法探测结果进行对比验证，探测结果表明两种探测方法的成果较一致。两种方法的对比探测对于寻找工作面底板富水位置和确定富水范围非常有效，能为井下水害预报和防治提供可靠依据。     

顶板砂岩富水性的矿井瞬变电磁法探测

介绍了矿井瞬变电磁法探测技术的原理与方法，并以山东裕隆集团唐阳煤矿631综放工作面瞬变电磁法探测为例，分析了矿井瞬变电磁法在探测工作面顶板富水性中的应用。通过井下探放水钻孔及实际揭露资料验证，该方法探测工作面顶板富水位置和范围是非常有效的物探方法之一，能为井下水害预报和防治提供可靠依据。     

瞬变电磁测深技术在构造含水体探测中的应用

构造含水体的超前探测是确保煤矿安全开采的主要因素之一。介绍了瞬变电磁法的基本原理及其方法，探讨了瞬变电磁测深技术在构造含水体探测中的应用实践，通过对瞬变电磁法探测含水体能力进行理论研究。得出用瞬变电磁法探测含水体的可行性结论。     

煤层气富集矿井采空区瞬变电磁波场变换成像技术

煤矿采空区及采动裂隙是煤层气富集、渗流及赋存的重要载体,精准探测采空区位置及采动裂隙成为煤层气开采的基础工作.基于波场变换理论,采用非线性阻尼最小二乘算法对波场变换积分方程进行反演计算,开展了全空间响应校正及波场数据处理,阐述了矿井瞬变电磁合成孔径工作方法,进行了采空区三维模型波场成像数值模拟,在晋城煤层气富集矿区开展了巷道掘进超前及工作面探测工程应用试验.研究结果表明:波场变换成像技术能够提取瞬变电磁信号中的电性界面信息,对采空区及采动裂隙的富水边界反映明显,钻探验证结果同波场成像及视电阻率综合分析成果吻合,该技术可降低体积效应对采空区及采动裂隙解释工作的不利影响.     

瞬变电磁法对多种采空区的探测精度

由于煤矿不断向深部开采,很多煤矿出现了不同深度、不同层次的采空区,而且大部分采空区还存在积水,给煤矿的安全生产带来隐患.为了提高瞬变电磁法对各类采空区的探测精度,建立了高、低阻电性不同的双层采空区组合以及同一开采水平面相邻采空区组合的电性模型进行数值模拟,研究它们在不同层间距或不同水平距离下的电磁场响应规律.结果表明:双层采空区的存在会使瞬变电磁响应变得复杂,增大解析难度;瞬变电磁法易于穿透高阻层,下层采空区的响应容易受到上层低阻屏蔽的影响;瞬变电磁法能够分辨一定层间距的高阻-低阻双层采空区,其他双层采空区难以分辨;瞬变电磁法容易分辨相邻采空区,不同电性的相邻采空区分辨能力也有所不同.     

基于瞬变电磁对七矿底板富水性的探测研究

针对七矿底扳突水可能造成的危害,对21160风巷和机巷利用瞬变电磁方法探查了己组煤底板寒武灰岩含水层的赋水性。根据探测的数据推断6处可能窝水异常区．综合对比现场的探测条件和地质资料,确定三处为富水异常区,为煤矿的安全生产提供了技术支持     

综合电法在采空区探测中的应用

简要介绍了所测矿区的地质概况和地电特征，分析了中间梯度法和瞬变电磁法的工作原理及各自的优势，通过实例说明了综合电法(直流电测深、中间梯度和瞬变电磁法相结合)在探测采空区中的应用效果良好。     

铁新煤矿老空区富水性的探查技术

老空区是引起矿井突水的主要地质构造,为了对铁新煤矿未知老空区进行勘察,从根本上消除安全隐患,在对比研究了各种物探方法应用条件的基础上,选择利用瞬变电磁法和SYT电磁测深技术探查矿井构造。对探查数据进行精细解释,圈定老空区的具体范围,评价富水性以及对于井下开采和掘进的影响,提出老空区防治水建议。     

矿井瞬变电磁法在整合矿井老空及灰岩水探测中的应用

瑞龙煤矿为资源整合矿井,150104工作面为瑞龙煤矿的首采工作面,工作面上方存有老空水及灰岩水,对工作面的安全形成了威胁,针对上述问题,采用矿井瞬变电磁对工作面上方老空区积水和灰岩赋水情况进行了探测,查明了老空水和顶板灰岩水的富水区的分布情况,确定了4个异常区并对异常区进行了探放水,消除了水害威胁,保证了矿井安全。     

井下瞬变电磁探测技术在永夏矿区防治水中的应用

永夏矿区开采主采煤层二2煤时均受到底板太原组灰岩水的严重威胁,采用煤层底板注浆改造技术可以有效预防煤层底板突水,其技术关键是对底板含水位置准确探测。利用井下瞬变电磁技术探测煤层底板的赋水性特征,确定注浆改造重点区域,并检验注浆改造效果,并可以进行巷道超前探测,预防突水事故,在永夏矿区应用效果显著。     

安固里淖内流区基岩地下水赋存特征及蓄水构造模式

安固里淖补给区岩性多为玄武岩或花岗岩。受地貌、岩性、构造、多期喷发旋回层、古风化壳和下伏碎屑岩层等多因素制约,玄武岩或花岗岩含水层富水性差异大,整体为贫乏,制约了张北县贫困区人民群众的生产生活。本文通过大比例尺地面调查、物探解译、钻探验证等手段,基于基岩山区蓄水构造概念,总结分析了安固里淖流域补给径流-侵蚀型、补给径流-接触型、断裂带集水蓄水型、含水岩组蓄水型四种地下水赋存类型。在玄武岩区采取以瞬变电磁法（TEM）为主,高密度法等为辅的勘探方法,找水的目标层位为砂砾岩和裂隙孔洞发育的玄武岩,二者在视电阻率上相比泥岩反映为次高阻和高阻。在花岗岩区采用电法勘查构造裂隙较为适合,目标层位为电阻率陡降段的线性构造区。通过地下水勘察实例,确定了玄武岩风化裂隙孔洞水、岩浆岩构造裂隙水、风化壳等层间裂隙水、碎屑岩孔隙裂隙水4个找水方向及适宜的开采方式。本文可为岩浆岩缺水区应急找水提供找水靶区与勘探方法参考。     

基于瞬变电磁法的整合矿井火区分布探测方法

 针对资源整合矿井火区探测中普通探测技术耗时长、工程量大,且难以直接定位火区范围等问题,研究了基于瞬变电磁法的火区分布探测方法。以北祖矿为例,在井下全空间条件下,结合地质资料和现场地质情况,采用瞬变电磁仪对北祖矿9209 风巷上覆煤层进行超前探测和剖面探测,反演计算形成超前、剖面视电阻率图,根据巷道上覆煤层在视电阻率图中的响应特征,通过定性分析确定巷道上覆煤层的自然发火区域。结果表明,基于瞬变电磁法的整合矿井火区分布探测方法能够准确定位火区分布范围,可为打钻探测及灌浆堵漏等矿井防灭火工程提供科学依据,明显提高工程效率及效果。