智慧矿山水灾智慧探测与防治系统.docx

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1、智慧矿山水灾智慧探测与防治系统（1）超前探测巷道掘进过程中，经常遇到各种不良地质条件的影响，如富水体、破碎带、软弱夹层、断层构造、陷落柱和采空区，给生产和安全带来严重影响，因此必须对其进行超前预测与预报。1）矿井瞬变电磁超前探测矿井瞬变电磁超前探测(MineTransientElectromagneticMethods)，是近年来国内外发展得较快、地质效果较好的一种电法勘探分支方法。它与其它测深方法相比，具有探测深度大、信息丰富、工作效率高等优点。矿井巷道中瞬变电磁法探测基本原理与地面瞬变电磁法一样，

2、采用仪器和测量数据的各种装置形式和时间窗口也相同。由于巷道瞬变电磁法勘探环境的限制，测量线圈大小有限，其勘探深度不如地面大线框探测的深，一般深度在100m左右，即超前探测100m。巷道瞬变电磁法为全空间瞬变响应，这种瞬变响应是来自于回线平面上下(或两侧)地层，这对确定异常体的位置带来困难。2）矿井直流电法超前探测矿井直流电法超前探测（MRP-MineResistivityPrediction）对岩层富水反应敏感，目前已广泛应用于超前探测中。MRP技术支持巷道空间任意供电和测量电极位置布置；一次布极，测

3、量各种装置结构的数据，其数据量大，实现多次覆盖；可对两帮进行高密度电法成像，同时对迎头进行超前三维反演；测量更远距离可在供电点不动情况下移动测线后端32~64个测量电极，可超前探测100m。3）矿井震波超前探测矿井震波超前探测(MSP-MineSeismicPrediction)，是应用地震波在传播过程中遇到不均匀地质体(存在波阻抗差异)时会发生反射的原理，结合巷道的特点，设计研制的沿巷道后方布置震源和传感器来探测巷道前方地质条件和水文地质条件的观测系统。震波是由特定位置进行小型爆破或锤击产生的，爆破

4、点或锤击点一般是沿巷道左(右)帮平行洞底成直线排列，这样由人工制造一系列有规则排列的轻微震源，形成地震断面。这些震源发出的地震波在遇到地层层面、节理面、特别是断裂破碎界面和溶洞、暗河、岩溶陷落柱、淤泥带等不良界面时，将产生反射波。探测方案：a）简单水文地质条件下，可采用矿井瞬变电磁法探测（现场工作时间0.5小时），确定异常区域，钻探验证，安全后掘进。b）中等水文地质条件下，可采用矿井瞬变电磁法探测+矿井直流电法超前探测（合计现场工作时间1小时），确定异常区域，钻孔验证，安全后掘进。c）复杂水文地质条件

5、下，可采用矿井瞬变电磁法探测+矿井直流电法超前探测+矿井震波超前探测（合计现场工作时间1.5~2小时），确定异常区域，钻孔验证，安全后掘进。采用震、电、磁方法进行综合超前探测，根据“利用弹性波能量的异常进行构造界面的断定，运用视电阻率响应差异进行岩层富水性判别”原则，划分三个异常区域如下图R1、R2、R3。智慧保障系统R2智慧无人运输系统图1综合地球物理超前探测结果图实际揭露迎头前方13~18m位置顶板存在少量砂岩裂隙水，出水量小于1.5m3/h；迎头前方37~57m为岩性变化带，具体岩性由粗砂岩过渡

6、为灰岩，然后为相对低阻的砂质泥岩，且该区域范围内顶板破碎，出水量小于3m3/h；迎头前方121m为F6断层，断层落差H=40m，∠70°，不富水。（2）顶底板及工作面探测1）矿井水害动态监测技术矿井水害动态监测技术，此技术是基于中国矿业大学、安徽惠洲地下灾害研究设计院、安徽理工大学等研制的以“分布式并行智能电极电位差信号采集方法”专利技术为支撑的WBD网络并行电法仪，只是针对探测目的的不同，采用孔-孔、孔-巷或孔-地等不同观测系统，在相应区域埋设电极电缆，对目标体进行动态测试，获得其在时间、空间上的电

7、性变化，从而结合地质学、采矿学对区域情况进行判断，亦可通过井下光纤或电图2现场布置及探测成果图冒落带弯曲下沉带裂隙带话线实现地面远程监控，为煤矿生产提供更及时、更可靠的水情资料。应用范围：l煤层工作面顶底板富导、水性探测l矿井采空区、陷落柱形态及发育深度探测l采动工作面覆岩破坏规律及“两带”高度测试l采动工作面底板扰动深度测试l采动工作面顶、底板水害动态监测1）网络并行电法顶底板探测电法探测顶底板富水性采用网络并行电法进行探测（WBD）。通过顶底板富水区域存在低阻效应探测其富水情况。传统方法为直流电法

8、或高密度电法。现在探测使用的仪器为并行网络电法仪，该仪器的最大优势在于任一电极供电，可在其余所有电极同时进行电位测量，可清楚地反映探测区域的自然电位、一次供电场电位的变化情况，采集数据效率比传统的高密度电法仪又大大提高，是电法勘探技术的又一次飞跃，是国内率先使用的方法。例如：测在线布置64个电极，对于AM法采集时，任一电极供电时，其余63个电极同时采集电位，这样其数据采集效率与串联采集相比，采集效率至少提高了63倍。不仅如此，通过AM法和ABM法装置自动