煤矿水害探测与物探仪器应用

煤矿水害探测与物探仪器应用煤矿水害探测与物探仪器应用 煤矿防治水规定 指出 防治水要坚持预测预报 有疑 必探 先探后掘 先治后采原则和防 堵 疏 排 截综合治 理措施 预测预报 有疑必探的前提是注重科技 发挥仪器的 作用 煤矿防治水的前期工作是查明水害类型 探明水害影响 区域和程度 有的放矢进行水害治理 消除水害隐患 确保安 全生产 水害探查是一项非常复杂的工作 通常是根据水文钻 孔资料进行矿区水文地质条件分析 地表水文地质踏勘 井下 勘查和超前钻探探放水 这些工作对技术人员要求都较高 钻 探探水本身就具有一定的危险性 探测距离较短 钻孔终孔位 置可能偏离靶心 多孔探测可以有效解决这个问题但施工时间 长 容易造成接续困难 解决上述问题的有效办法是利用井下物探技术 与钻探探 放水的技术组合 物探先行 钻探验证 在取得多次验证资料 后 依据实际情况逐步减少钻探工作量 在保证矿井安全的基 础上提高生产效率 一 煤矿井下水害探测方法技术 我国幅员辽阔 煤田地质条件相对复杂 多数主采矿区浅 部资源开采殆尽 许多矿井向深部延展 很多矿井不同程度受 到深部承压水的威胁 由于早期深部水文地质条件探查程度不 足 地面补充水文地质勘探面临埋深大 上部采空区影响等因 素使勘探精度下降 因此在地面补充勘探的同时开展井下探测 就是很好的补救措施 前些年部分地区无序开采造成关停 废 弃小矿巷道 采空区积水 以及古窑积水使得矿井周边情况极 其复杂 因此深部承压水和老空区积水是目前我国煤矿防治水 工作的重点 煤矿水体由于常年埋藏于地下 普遍矿化程度较高 导电 性能良好 相对围岩和煤层而言是良好导电体 因此通过细分 区域的电阻率测量可以探测出含水区域 经过多年的研究实践 目前电阻率法是探测含水体的最有效手段 目前常用的探测方法有直流电阻率法 包括直流电法仪和 高密度电法仪都属于直流电法范畴 高密度电法是一种引入地 面施工方法的直流探测技术 直流电法的典型应用是沿巷道进 行底板探测 探测深度可达 100 米 底板探测可以采用对称四 极或者三极探测装置 直流电法的另一种变通用法是直流超前 探测技术 最大探测深度达到甚至超过 100 米 对于探测巷道 掘进前方含水构造是一种有效的方法 应用这种方法可以有效 探测掘进前方大于两米的充水废弃巷道 采空区 充水断层破 碎带 充水陷落柱等地质异常 音频电穿透法能透视工作面内部和顶底板 能查明一定深 度范围内的含水构造和导水通道 该应用也属于直流电法范畴 只是音频电穿透法扩大了直流电法的应用范围 它是利用采煤 工作面形成以后的上下顺槽来开展探测工作 与直流相对应的是交流探测方法 像频率测深 大地电阻 率法 它的探测原理是相同极距下不同频率 波长 电磁波 的趋肤深度不同 频率测深就是通过改变发射频率来获取不同 深度的地质信息 瞬变电磁法也属于交流电法 是一种发展中的井下勘探方 法 和其它方法相比具有施工便捷 装置灵活 设备轻便的优 势 但由于采用宽频接收信号 抗干扰能力较差 通常需要大 电流激发 以获取满足信噪比要求的信号 瞬变电磁技术近几 年开始进入煤矿探测含水构造 并逐渐被人们认识和接受 是 一种有发展前途的探测技术 与电磁法勘探相对应的是各种体波和面波探测方法 主要 有井下地震探测 瑞利波探测 tsp 探测技术等等 这些方法 技术探测断层等岩性变化的地质异常效果较好 利用这些技术 探测含水构造的研究也一直在进行着 但是目前还没有找到好 的应用效果 因此探测含水构造还是应该首选电法类仪器 可以用于煤矿井下进行测深和掘进巷道超前探测的电法仪 器主要是直流电法仪和瞬变电磁仪 直流电法仪探测稳定 易 学易用 数据处理简单 地质效果较好 瞬变电磁法仪器施工 灵活 可以全方位探测 但是仪器成本较高 熟练掌握难度较 大 超前探测效果还有待提高 二 几种实用探测方法和设备 1 ydz a 直流电法仪 井下电法技术在井下全空间条件下建场 采用全空间数据 处理和解释方法 可探测巷道周围的断层破碎带 隐伏含水构 造 潜在突水点 确定隔水层厚度 探测掘进巷道前方的隐伏 含水构造以及解决井下与采煤直接相关的其它地质问题 ydz a 直流电法仪自动记录原始数据 传送到微机中进行 数据分析 处理 利用微机辅助成图软件得到成果图件 目前 在邢台 焦作 淄博 肥城 晋城 郑州 淮北 义马 神火 等矿区得到推广应用 近几年不少地方煤矿和个体煤矿为探测 底板承压水和小窑采空区积水采用了该项技术 取得了良好的 探测效果 2 yd32 a 高分辨电法仪 yd32 a 高分辨电法仪是井下电法勘探仪器 也可用于地面 进行电法勘探工作 yd32 a 高分辨电法仪以煤层或岩体为介质 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 破碎带 陷落柱 裂隙 溶洞 等含水构造 超前探测工作面施工时间约 1 小时 数据采集半小时 总 的工作时间小于 2 小时 对施工现场影响小 现场即可显示结 果进行判断分析 计算机智能控制 自动化程度高 同时具有 数据处理和图形处理功能 不用过多的人工干涉即可得到地质 勘探结果 便于推广使用 3 yt120 a 音频电穿透仪 yt120 a 音频电穿透仪是新型电法探测仪器 适用于 1 探测采煤工作面内及其掘进前方 巷道周围的含水 导 水构造等水文地质情况 可对煤层顶底板的导含水构造进行超 前探测 确定含水体的空间位置 包括平面位置和深度范围 在巷道 巷道之间进行电穿透探测 取得工作面内顶底板的水文 地质数据 按电导率的差异成像 以此判断工作面顶底板 30 100 米 范围内的含水地质构造 2 用于水坝坝基 江河堤岸等方面的勘探 可对坝基的稳 定性 河堤或大坝内隐伏的空洞 导水裂隙的分布范围进行探 测 3 用于铁路 公路等交通领域的工程项目设计前的地质勘 探 对公路 铁路的选址设计进行线路勘察 对隧道的掘进提 供超前勘探资料 4 ytr d 瑞利波探测仪 瑞利波探测法是近年来兴起的一种地质勘探方法 其探测 原理主要是利用瑞利波的两个特性即 波在分层介质中传播时 的频散特性和波的传播速度与介质物理力学特性的密切相关性 而应用于煤矿井下地质小构造探测 ytr d 瑞利波探测仪就是利用瞬态瑞利波技术对地质构造 进行勘探的一种新型物探仪器 它实测动态范围可达 120db 并简化了系统设计 确保了各信号道的相位一致性 提高了探 测精度和深度 仪器可用在煤矿井下对掘进头前方或采面进行超前探测 可探测地表以下或水平前方 5 80 米地质构造 对岩层厚度和 煤及围岩内的断层 空洞 老窑 岩溶等地质小构造进行探测 和预报 该仪器也可应用于地面工程勘探中 探测地表以下或 水平面前方 3 80 米浅层构造 如建筑地基 水坝堤防 高速 公路和铁路路基 隧道掘进等领域 5 kj117 矿井水文实时监测系统 系统主要包括 监测中心站 数据通信网络 井下水压采 集分站 远程通信适配器 高精度压力变送器 井下防爆电源 等 通过基于现场工业控制总线 can 总线或者局域网 通信网 络与井下各分站进行数据交换 实时获取井下水压 流量数据 地面分站经 gsm 网络传回测量数据 经系统处理后在监测信息 中心站的主机屏幕上显示各测点水压 水位和流量值 系统可以安装西安研究院研制的煤矿水情预警系统 根据 相应的物理量数据 依据矿井水文地质专业理论进行相关分析 进行辅助决策 为用户提供相应的决策依据 物探仪器产品经过几代技术人员几十年的努力 到今天发 展升级为两大类十几个品种 探测能力 探测效果和产品质量 不断提高 煤矿