煤矿水害矿井物探方法与技术2009-12.ppt

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1、煤矿水害矿井物探方法与技术中国矿业大学资源与地球科学学院于景邨教授博士博士生导师（一）井下水害体发育位置1)掘进巷道前方水害体超前探测;2)工作面煤层顶板水害体探测;3)工作面煤层底板水害体探测;4)工作面外边界断层或老空区赋水性探测;5)废弃不良钻孔赋水性检测;6.)赋水构造注浆效果检测（前后对比）。一、前言（二）井下物探方法预报物理依据从电性上分析不同地层的电性分布规律为：煤层电阻率值相对较高，砂岩次之，粘土岩类最低。由于煤系地层的沉积序列比较清晰，在原生地层状态下，其导电性特征在纵向上固定的变化规律，而在横向上相对比较均一。当存在构造破碎带时，如果构造不含水，则其导电性

2、较差，局部电阻率值增高;如果构造含水，由于其导电性好，相当于存在局部低电阻率值地质体。综上所述，当断层、裂隙和陷落柱等地质构造发育时，无论其含水与否，都将打破地层电性在纵向和横向上的变化规律。这种变化规律的存在，为以岩石导电性差异为物理基础的电磁法探测方法提供了良好的地质条件。一、前言（一）掘进巷道前方水害体类型(断层、废弃不良钻孔、陷落柱等）二、掘进巷道前方水害体矿井物探方法与技术（二）单极——偶极法与技术二、掘进巷道前方水害体预报矿井物探方法与技术（二）矿井直流电法超前探技术3.三极超前探测量方三点—三极超前探装置示意图超前探测一般在巷道掘进头以一定间隔布置A1、A2、A

3、3三个供电电极(三点)，另一供电电极B设在在无穷远处，测量电极MN在巷道内按箭头所示方向以一定间隔移动，又称为三点—三极超前探测法。A1、A2、A3供电点间距一般在2～10m之间，最大电极距AO应根据地质任务和巷道长度确定，一般小于100m。MN的大小要考虑信噪比及探测精度的影响，其移动间隔应尽可能小，通常为2～6m。二、掘进巷道前方水害体预报矿井物探方法与技术（二）单极——偶极法与技术二、掘进巷道前方水害体预报矿井物探方法与技术（二）单极——偶极法与技术二、掘进巷道前方水害体预报矿井物探方法与技术（三）矿井瞬变电磁探测方法与技术二、掘进巷道前方水害体预报矿井物探方法与技术（

4、三）矿井瞬变电磁探测方法与技术二、掘进巷道前方水害体预报矿井物探方法与技术矿井瞬变电磁超前探测测点布置及探测范围二、掘进巷道前方水害体预报矿井物探方法与技术（三）矿井瞬变电磁探测方法与技术二、掘进巷道前方水害体预报矿井物探方法与技术瞬变电磁法探测方向示意图（a）（b）二、掘进巷道前方水害体预报矿井物探方法与技术（a）巷道迎头前方顶板；（b）巷道迎头前方顺层；（c）巷道迎头前方底板二、掘进巷道前方水害体预报矿井物探方法与技术瞬变电磁探测结果三维显示二、掘进巷道前方水害体预报矿井物探方法与技术（三）矿井瞬变电磁探测方法与技术二、掘进巷道前方水害体预报矿井物探方法与技术（三）矿井瞬

5、变电磁探测方法与技术二、掘进巷道前方水害体预报矿井物探方法与技术（三）矿井瞬变电磁探测方法与技术二、掘进巷道前方水害体预报矿井物探方法与技术（三）矿井瞬变电磁探测方法与技术两种超前探测方法比较:1.单极-偶极法采用接触式探测,接地电阻处理好坏直接影响探测结果可靠性,体积效应大(为球体),工作效率较低，受巷道长度限制，对高、低阻反映均较灵敏,探测距离在60～80m,无探测盲区;2.矿井瞬变电磁法采用非接触式探测,具有明显方向性,体积效应较小(约束角为60～90度的锥体),对低阻反映较灵敏,工作效率高，不受巷道长度限制，但受高度限制（不小于1.8m),探测距离在１０0～１５0m,

6、距离巷道迎头有２0m左右探测盲区;二、掘进巷道前方水害体预报矿井物探方法与技术二、掘进巷道前方水害体预报矿井物探方法与技术矿用瞬变电磁仪器TerraTEM澳大利亚生产PROTEM47HP加拿大生产三、工作面煤层顶板水害预报矿井物探方法与技术巷道赋水异常区域切眼工作面平面顶板导水断层巷道（一）工作面煤层顶板水害体类型三、工作面煤层顶板水害预报矿井物探方法与技术图a图b三、工作面煤顶底板水害预报矿井物探方法与技术三、工作面煤层顶板水害预报矿井物探方法与技术三、工作面煤层顶板水害预报矿井物探方法与技术（一）工作面煤层底板水害体类型巷道局部赋水裂隙发育通道含水陷落柱或富水体工作面平面

7、导水断层巷道四、工作面煤层底板水害预报矿井物探方法与技术（二）音频电透视技术探测工作面煤层底板水害体巷道供电电极工作面平面图切眼测量电极巷道四、工作面煤层底板水害预报矿井物探方法与技术（三）矿井直流电透视法1.矿井直流电透视法工作装置（a）平行单极—偶极法（b）垂直单极—偶极法（c）平行偶极—偶极法1（d）垂向偶极—偶极法1（e）平行偶极—偶极法2（f）垂向偶极—偶极法2理论研究证明：矿井音频电透视方法主要反映了煤层顶、底板内部岩性的变化，而对煤层内部电性的变化反映不灵敏，即对工作面煤层内的局部异常探测