煤矿井综合超前探测技术与应用.ppt

煤矿井综合超前探测技术与应用,中煤科工集团西安研究院 2011.11.5,李 萍,内容提要：,煤矿井超前探测技术发展 瑞利波超前探测地质构造 直流电法超前探测含水地质体 联合探测技术应用 煤矿井超前探测技术发展方向和展望,一、煤矿井超前探测技术发展,地面探测 -三维地震勘探 -电磁法勘探 井下探测 -瑞利波探测 -tsp -地质雷达 -直流电法探测 -音频电透视 -瞬变电磁探测,主要技术及组合： 瑞利波、地质雷达、tsp、探测构造变化 直流电法、音频电透视、瞬变电磁探测含水地质体 实现目标： 查明前方断层位置和富水性，陷落柱等地质孤立体边沿，煤层变薄，底板起伏与隔水厚度，位置误差控制在深度的3-10 指导掘进作业及计划变更、灾害源识别、安全措施配套、回采工艺设计，预测经济效益,技术优势：非接触性、无损、成本低,相对采掘和钻探作业,无开凿,相对安全监测系统 避灾-决策-报警 消除-预测-探测,技术优势：快速超前预警,技术优势：大信息量、连续、三维空间,应用范围： 煤及围岩内的断层、空洞、陷落柱探测 煤矿井下超前小构造探测 石门厚度探测 巷道的顶底板剩余煤厚探查 下组煤深度探测、隔水层厚度 高速公路和铁路隧道掘进超前 探测和周边地质异常体探测,ytr(d)瑞利波探测仪,特点： 实现了80米超前探测, 现场实时资料处理,二、瑞利波超前探测地质构造,瑞利波探测原理,面波勘探（相对p波和s波） 在均匀介质传播时不会产生频散 在非均匀介质传播时由一种介质进如另一种介质时会产生频散现象 通过时频转换可以观察到发生频散的时间从而计算出深度,小断面观测方法,数据处理和解释,数据处理和解释,瑞利波探测仪,追踪断层,剩余煤厚探测,拟地震解释处理,技术推广统计,探测工程 在兖州、开滦、平顶山、淮北、神火、淄博、邢台、甘肃、阳泉等大矿区进行了二百多次井下实地探测 销售一百多台套设备: 平顶山、焦作、萍乡、邯郸、西山，阳泉、太原、晋城、潞安、淮北、重庆、黑龙江,神华寸草塔矿3116工作面回风顺槽断层跟踪,二、高分辨直流电法 超前探测含水地质体,主要技术进步： 超前探测理论及方法全空间超前 自动观测方法多道自动观测 自动数据处理方法现场处理,yd32(a)高分辨电法仪,用途： 用于矿井含水构造的三极高分 辨电法探测。利用现有的巷道 工作，可探查掘进工作面前方 100米内的含水导水异常，包 括老窑、断层、陷落柱、裂隙 等构造。,yd32(a)高分辨电法仪,主要特点： 实现了大功率发送，加大了探测距离； 可现场实时处理、及时显示测量曲线； 抑制干扰效果好，精度高，结果准确； 施工效率高，操作简便直观； 实现了计算机智能控制，界面美观，自动化程度高。,直流超前探测技术,直流超前探测原理 矿井直流电法属全空间电法勘探。它是以岩石的电性差异为基础，在全空间条件下建立电场，在地下巷道中进行电法勘探，电流通过布置在巷道内的供电电极在巷道周围岩层中建立起全空间稳定电场，通过研究电场的分布规律来查明地质构造的一类地球勘探方法。 根据岩石电阻率成像探测识别技术 对矿井含水构造进行三极高分辨 电法探测。它利用已有巷道开展 探测，用三极空间交汇成图法保 留探测前方的物探异常，可探查 掘进工作面前方100米内的含水 导水异常，包括老窑、断层、破碎 带、陷落柱、裂隙、溶洞等含水构造。,掘进头超前探测含水构造带,自动数据处理方法,典型探测实例,庇山矿二-11091工作面是该矿首个综采工作面，其切眼以外（东）60100m有一落差1535m的正断层f54，该断层走向118，倾向208，勘探控制较为可靠。根据该断层参数及其断穿层位，理论上分析其应为导水断层，,四、联合探测技术应用,（1）结合瑞利波和高分辨电法 探测资料对断层的反应 特征，推断f54断层距 二-11091工作面切眼的 最近距离为60m，f54 断层在切眼附近的走向为 108.6（原有资料断层 走向118），但大体位置 基本一致。 （2）高分辨电法探测结果表明， f54断层在切眼附近段含水性弱， 与原资料提供的该断层为含、 导水断层结论不相一致。 验证情况 利用物探资料，对f54断层的位置和导水性作了重新评价，根据庇山矿矿井地质报告资料，f54断层为导水断层，但进行了井下电法和瑞利波物探后，根据物探确定的断层位置及含水弱的结论，实施了打钻验证，该采面于2007年6月开始回采，2008年2月回采结束，回采中，采面综合出水量一直稳定在10m3/h左右，没有出现水量增大现象，保证了采面安全顺利回采。依据瑞利波和高分辨电法综合物探成果，不但节省了钻探工程费，提 前了采面回采开工日期，而且也保证了该采面的安全，产生了明显的经济效益。,五、煤矿井超前探测技术 发展方向和展望,矿井物探在煤矿井下地质环境监测和安全生产的超前探测等方面发挥着重要作用。