矿井工作面底板富水性综合物探技术研究

摘要

煤炭作为我国的主要能源之一，在我国高速发展过程中，对煤炭的需求量也在不断的加大，并在未来较长时间内，这一格局将不会改变。不同于美国等其他国家，我国矿井水文地质条件较为复杂，并且随着开采深度的增加，不稳定性将会变得更加不可预知，其中巷道突水将会变得更加难以治理，危及到煤矿的安全生产。为了矿井的顺利生产及工人的安全，在煤层开采之前对工作面顶、底板及工作面内部导水构造探测将十分必要。
　　在采煤工作面富水性探测中，地球物理方法因其无损、高效等应用特点，使用的较为广泛。针对不同底板岩层中富水特性的不同，包括富水多少，底板富水深度，水压大小，裂隙发育情况等，采用不同的勘探方法对于准确及时判断富水特性能够给出准确判断。虽然现在国内外对底板富水性的探测相对较为成熟，各探测方法在存在一定的效果的同时，其局限性也应该予以考虑。如瞬变电磁法，在井下能够对全空间进行探测，但因为关断时间的原因，其在浅部存在盲区，难以对近底板岩层裂隙发育情况进行探测分析。而高密度电法仪对煤层底板进行探测，虽然在采用不同的方法探测可消除盲区，但其施工复杂，直流电法受接地条件和地形起伏影响较大，要求的工作环境较为苛刻。针对不同岩层富水性的物理特征，探究符合工作环境及不同地质条件的有效物探方法技术，并对处理结果进行打钻验证是当前解决矿井突水的主要途径。
　　本文从煤矿岩层富水性的基本物理特征出发，对工作面富水性综合物探方法的原理进行了分析，并就物探数据采集方法进行了研究，探索出各方法针对不同地质环境最优装置方式。针对三种物探方法的数据处理及反演，提出了可行的误差校正方案，提出了数据的预处理方案，包括电阻率值的差值、拼接等步骤。将三种方法用于工程实例的探测，对保安煤矿3703工作面的底板及工作面内部构造进行了探测。就最终结果而言，高密度电阻率法和瞬变电磁法的探测结果吻合性较好，并结合矿井CT探测结果综合分析了底板岩层与工作面内部构造的导通性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题提出及研究意义

1．2 矿井探放水研究现状

1．3 主要研究内容及技术路线

2 井下工作面底板破坏突水理论分析及探测基础

2．1 采场地板变形破坏规律研究

2．2 煤系地层的主要物性特征

2．3 矿井全空间直流电法基本原理及电流场性质

2．4 矿井全空间瞬变电磁法探测研究

2．5 矿井无线电波透视CT原理及电磁场性质

2．6 电法与瞬变电磁法的互补性

2．7 本章小结

3 矿井水文电(磁)法物探数据正反演及资料解释

3．1 高密度电法数据采集误差分析

3．2 高密度电法数据预处理

3．3 高密度电法仪采集数据线性处理

3．4 高密度电法数据正、反演

3．5 瞬变电磁数据预处理

3．6 矿井瞬变电磁视电阻率计算

3．7 矿井无线电波透视CT

3．8 矿井坑透CT层析成像技术

3．9 用Surfer和Vb实现区域自动站等值线自动绘制

3．10 本章小结

4 综合物探方法在矿井水文物探中的应用实例

4．1 山东保安煤矿三采区地质条件

4．2 3703工作面底板富水性瞬变电磁法探测

4．3 3703工作面底板富水性矿井直流电阻率法探测

4．4 3703工作面内部构造矿井无线电波透视法探测

4．5 本章小结

5 结论与展望

致谢

参考文献