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矿井物探方法在煤矿水害防治中的应用第七讲主讲人：周跃辉物探工程事业部高级工程师一、矿井物探在防治水工作中的作用和任务二、煤矿防治水工作中常用物探方法和探查项目三、物探方法在煤矿防治水工作的应用现状四、矿井物探方法在煤矿防治水工作的应用实例目录五、矿井物探资料处理解释的原则一、矿井物探在防治水工作中的作用和任务二、煤矿防治水工作中常用物探方法和探查项目三、物探方法在煤矿防治水工作的应用现状四、矿井物探方法在煤矿防治水工作的应用实例目录五、矿井物探资料处理解释的原则一、矿井物探在防治水工作中的作用和任务水害治理原则1.预测预报2.有疑必探3.先治后采4.先探后掘防堵疏排截水害治理方法一、矿井物探在防治水工作中的作用和任务预测预报有疑必探先治后采原则先探后掘一、矿井物探在煤矿防治水工作中的作用和任务防治水规定水害治理原则预测预报有疑必探先探后掘先治后采水害治理方法防堵疏排截。点击添加标题点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加标题标题标题标题标题标题标题矿井物探方法地质雷达探测无线电波透视法瞬变电磁探测法直流电阻率探测法弹性波超前探测法二、煤矿防治水工作中常用的物探方法和探查项目二、煤矿防治水工作中常用的物探方法和探查项目探查项目1、煤矿掘进头、顶板、底板、侧帮、含水构造探测2、回采工作面煤层、煤层顶板及煤层底板隐伏含水体、地面钻孔导水构造探测。3、含水、不含水老采空区探测。4、含水、不含水大断层、破碎带、陷落柱探测。5、煤矿注浆效果分析、探水钻孔水体边界划定。三、物探方法在煤矿山防治水工作中的应用现状国家煤矿安全有关部门---严格管理大专院校---大力支持物探理论和仪器----发展企业承揽、煤矿企业---物探服务物探工作者---推广应用物探方法、钻探工程---煤矿水害治理三、物探方法在煤矿山防治水工作中的应用现状存在的问题个别煤矿企业物探设备--------不能很好完成物探工作任务矿井物探工作----------专业性和责任很强的技术工作队伍地质条件、施工条件复杂----------数据的质量、资料解释物探工作-----------煤矿山企业优化设计，有限的资源。四、矿井物探方法在煤矿防治水中的应用实例•一、弹性波超前探测四、矿井物探方法在煤矿防治水中的应用实例•一、弹性波超前探测弹性波超前探测（MSP）技术基于地震勘探原理，依据不同岩性的岩层具有弹性差异的地球物理基础，按照一定的观测系统人工激发地震波，通过三分量检波器记录全空间波场，以迎头前方地质异常体表现负视速度特征来提取前方反射波来控制迎头前方地质构造等异常体。•矿井巷道地质探测仪本产品适合于巷道前方200米以内断层（落差2m）、软弱破碎带、陷落柱等不良地质体的超前探测。四、矿井物探方法在煤矿防治水中的应用实例•探测实例：某煤矿掘进过程中为追踪回采工作面风巷掘进巷道迎头前方100m范围内地质构造发育情况。•（1）第一次探测迎头位置为H10点后4.5m。在迎头前方58~73m范围出现一组强反射界面，推断为断层影响区。•（2）第二次探测迎头位置为H14点前11m。迎头前方11m左右出现一较强反射界面，推断其为巷道迎头掘进松动圈影响所致；在前方26m左右出现一强反射界面，推断为断层影响区。四、矿井物探方法在煤矿防治水中的应用实例•揭露情况：在第一次探测中，巷道掘进至该异常位置实际揭露一落差3m左右的断层，断层破碎带范围为14m左右，与探测情况相符。•在第二次探测中，巷道实际在迎头前方11m位置未揭露地质异常；巷道掘进至前方26m左右揭露一落差2.5m左右的断层，与探测结果吻合四、矿井物探方法在煤矿防治水中的应用实例•二、矿井瞬变电磁测量•瞬变电磁原理：是利用不接地回线（线圈）向被测地质体发射脉冲式电场作为场源（一次场），以激励被测地质体产生二次场，在发射脉冲的间隙利用接收回线（线圈）接收二次场随时间变化的响应。从接收的二次场数据中分析出地质体异常导电体的位置，从而达到解决地质问题的目的。四、矿井物探方法在煤矿防治水中的应用实例某煤矿瞬变电磁测量探测实例探测目的：利用庚三皮带下山、庚三轨道下山、庚三人行下山三条巷道空间，设计不同探测方向的瞬变电磁测点不同方联合反演评价煤层底板下不同层位的灰岩岩溶裂隙水的发育情况及其连通性。施工方案设计及现场测线布置:现场探测时，分别在庚三皮带下山，庚三轨道下山，庚三人行下山布置测线。如庚三采区瞬变电磁测点布置一览表所示，详细见附图测点布置平面图及测点探测方向设计及施工剖面图。四、矿井物探方法在煤矿防治水中的应用实例经过反演后，分别圈定庚三皮带下山底板下L7灰岩切面中LYC1、LYC2、LYC3、LYC4、LYC5五个低阻异常区域和寒武系灰岩层位X轴方向620m，Y轴方向120m切面范围HYC1、HYC2、HYC3、HYC4四个低阻异常区。矿方在探测前在9#测点后22m左右分别打两个探水孔，其中1#孔单孔涌水量为50m3/h左右，2#孔单孔涌水量为300m3/h左右。根据矿方探水孔资料及本次物探结果分析，推断LYC1、LYC2、LYC3低阻异常区为强富水区，LYC4、LYC5低阻异常区为相对较弱的富水区。寒武系灰岩层位4个低阻异常区相对L7灰岩层位低阻异常区阻值更低，推断其为寒武系灰岩层位相对富水区。四、矿井物探方法在煤矿防治水中的应用实例庚三采区瞬变电磁测点布置一览表巷道测点探测方向数据量测点间距庚三皮带下山34a.垂直底板b.西帮底板下45度68组12m庚三轨道下山27a.垂直底板b.西帮底板下30度c.东帮底板下30度81组12m庚三人行下山39a.垂直底板b.西帮底板下60度c.东帮底板下60度117组10m总计100266组四、矿井物探方法在煤矿防治水中的应用实例四、矿井物探方法在煤矿防治水中的应用实例四、矿井物探方法在煤矿防治水中的应用实例四、矿井物探方法在煤矿防治水中的应用实例四、矿井物探方法在煤矿防治水中的应用实例（1）通过抽放水实验，在庚三皮带下山底板出水点位置放水100m3/h左右，1#出水点水量减少80m3/h左右，寒武系灰岩水灾庚三皮带下山出水点位置与1#出水点位置连通，说明LYC1、LYC2、HYC1低阻异常区具有一定的连通性。（2）矿方依照本次探测结果设计了庚三皮带下山防治水方案，以保障庚三皮带下山的安全掘进。在之后的防治水及庚三皮带下山的掘进过程对物探成果进行了验证。施工了验证孔，验证情况见探水孔一览表。四、矿井物探方法在煤矿防治水中的应用实例庚三皮带下山周边探水孔一览表孔号施工巷道孔深水压孔口标高水量Y1#庚三人行100m无Mpa-282.7m无Y2#庚三皮带片盘157m0.1Mpa-291.0m2m3/hY3#庚三皮带片盘86m0.11Mpa-291.0m18m3/hY4#庚三轨道55m0.1Mpa-290.8m45m3/hY5#庚三皮带6m0.22Mpa-301.5m120m3/hY6#泄水巷50m0.2Mpa-302.6m1m3/hY7#庚三轨道35m0.01Mpa-283.0m30m3/h此外在对庚三皮带下山出水点周围的物探异常区进行底板注浆加固，注浆孔一排施工5个孔，孔间距1m，排距5m，注浆孔终孔层位在L7灰岩11m左右过程中，注浆孔有的出水有的未出水，其中单孔水量最大在150m3/h左右。四、矿井物探方法在煤矿防治水中的应用实例通过本案例充分说明瞬变电磁测量是煤矿防治水有效物探方法四、矿井物探方法在煤矿防治水中的应用实例•三、直流电法测量•直流电法：是以煤岩介质导电性差异为物理基础，通过天然存在的或由人工建立的电场条件，观测在其影响下的介质的电场分布，来研究矿井地质构造和地质体的一种探测方法。•本产品可以用于采煤工作面内、掘进巷道前方、巷道底板下所隐伏的导水、含水通道及构造探测和溶洞、采空区的富水性探测。也可用于注浆等防治水治理的效果评价等。四、矿井物探方法在煤矿防治水中的应用实例直流电法应用范围1、巷道掘进头超前探测：探测巷道掘进头前方（或前侧方）100米范围内的断层、陷落柱、含水裂隙等局部异常地质体的位置及赋水性强弱。减少钻探工作量，提高巷道掘进效率，避免发生突水事故，确保巷道掘进安全。2、巷道底板及侧帮探测：利用电测深技术，探测巷道底板下（100米范围内）及巷道两边侧帮100米范围内的含水层、溶洞、断裂破碎带等富水构造的位置及赋水性强弱。3、工作面内隐伏含水构造探测：利用电透视法探查工作面内含水异常地质体或矿化体的平面位置、垂向高（深）度等空间特性。4、老窑采空区边界及富水性探测：图为矿用直流电法仪成果解析实例，几次追踪探测巷道正前方异常及掘进揭露后验证的对应情况。由图可以看到两次超前探测与揭露的构造十分对应。四、矿井物探方法在煤矿防治水中的应用实例•矿用直流电法仪成果图四、矿井物探方法在煤矿防治水中的应用实例•四、矿用无线电波透视仪•无线电波透视法，又称坑透法，是探查工作面内部地质构造发育、煤体结构与厚度变化的一种矿井物探方法。该方法可用来预测预报采煤工作面内部的地质构造、煤体结构与厚度、水文地质等影响条件，为工作面的安全高效回采提供决策依据。四、矿井物探方法在煤矿防治水中的应用实例•山东某矿1309工作面无线电波透视：SIRT反演吸收系数成像平面图•该工作面外段两巷总长约为2000m，联络巷长度约为260m。采用无线电波透视CT成像法来探查工作面内地质异常区的赋存情况。主要内容见下表：•山东某矿1309工作面无线电波透视探测解释构造异常区特征分析四、矿井物探方法在煤矿防治水中的应用实例•该工作面外段两巷总长约为2000m，联络巷长度约为260m。采用无线电波透视CT成像法来探查工作面内地质异常区的赋存情况。主要内容见下表：•山东某矿1309工作面无线电波透视探测解释构造异常区特征分析序号位置异常特征说明回风顺槽运输顺槽1#异常区90~97m为断层影响区该异常区异常程度H煤厚对回采影响较大。2#异常区83~88m为断层影响区该异常区异常程度H1/2煤厚对回采影响较小。3#异常区66~74m为煤层变薄影响区，该异常区异常程度H煤厚对回采有一定影响。4#异常区56~65m为断层影响区该异常区异常程度H煤厚对回采影响较大。5#异常区14~25m为断层影响区该异常区异常程度H1/2煤厚对回采影响较小。五、矿井物探资料处理解释的原则1、物探工作应该在很好地掌握矿山的地质资料和水文地质资料，在进行解释工作，结合钻探工程验证积累经验。2、由于矿井下金属物品很多，解释时应充分考虑对资料解释的影响，应排除干扰。3、对物探测量时出现的异常应进行重复检查，有必要时进行综合方法检验。4、有意义的物探异常应定期有重点的进行动态监测。因为随着采掘工作和相关施工的进行和季节等因素改变了煤矿井的水文地质条件，物探异常应定期有重点的进行动态监测。5、当物探异常与钻探实际情况揭露情况不一致时应反思原因，积累经验。6、要系统掌握所在矿区常见岩石的各地球物理参数，为地质解释提供尽可能可靠的基础资料。7、矿井物探各种方法在应用中有一定的局限性和互补性，物探技术人员应的合理运用物探方法完成矿山水文地质任务。北方交通物探工程事业部紧跟物探技术的发展，认真负责、一丝不苟、实事求是、真实公正、竭诚为煤矿企业服务。四、矿井物探方法应用实例