煤矿水害矿井物探方法与技术2010-11太原PPT文档格式.ppt

1、6.）赋水构造注浆效果检测（前后对比）赋水构造注浆效果检测（前后对比）。3.前言前言（二）（二）井下物探方法预报物理依据井下物探方法预报物理依据 从从电电性性上上分分析析不不同同地地层层的的电电性性分分布布规规律律为为：煤煤层层电电阻阻率率值值相相对对较较高高，砂砂岩岩次次之之，粘粘土土岩岩类类最最低低。由由于于煤煤系系地地层层的的沉沉积积序序列列比比较较清清晰晰，在在原原生生地地层层状状态态下下，其其导导电电性性特特征征在在纵纵向向上上固固定定的的变变化化规规律律，而而在在横横向向上上相相对对比比较较均均一一。当当存存在在构构造造破破碎碎带带时时，如如果果构构造造不不含含水水，则则其其导导电

2、电性性较较差差，局局部部电电阻阻率率值值增增高高;如如果果构构造造含含水水，由由于于其其导导电电性性好好，相相当当于于存在局部低电阻率值地质体。存在局部低电阻率值地质体。综综上上所所述述，当当断断层层、裂裂隙隙和和陷陷落落柱柱等等地地质质构构造造发发育育时时，无无论论其其含含水水与与否否，都都将将打打破破地地层层电电性性在在纵纵向向和和横横向向上上的的变变化化规规律律。这这种种变变化化规规律律的的存存在在，为为以以岩岩石石导导电电性性差差异异为为物物理理基基础础的的电电磁磁法法探探测测方方法法提提供供了了良良好的地质条件。好的地质条件。3.前言前言煤矿井下水文电（磁）法技术是指应用于煤矿煤矿井

3、下水文电（磁）法技术是指应用于煤矿防治水方面的矿井物探方法，鉴于岩石导电性对含防治水方面的矿井物探方法，鉴于岩石导电性对含水的敏感性，矿井水文物探主要以矿井电法勘探为水的敏感性，矿井水文物探主要以矿井电法勘探为主，目前常用的方法有：主，目前常用的方法有：矿井直流电测深法、音频矿井直流电测深法、音频矿井直流电测深法、音频矿井直流电测深法、音频电透视法、矿井瞬变电磁法、无线电透视法和三极电透视法、矿井瞬变电磁法、无线电透视法和三极电透视法、矿井瞬变电磁法、无线电透视法和三极电透视法、矿井瞬变电磁法、无线电透视法和三极超前探超前探超前探超前探等方法。主要用于探测矿井涌水补给源、隐等方法。主要用于探测

4、矿井涌水补给源、隐伏导水通道、裂隙带、隔水层厚度和巷道迎头前方伏导水通道、裂隙带、隔水层厚度和巷道迎头前方含水构造等水文地质问题。含水构造等水文地质问题。3 3 3 3 矿井电磁法技术及特点矿井电磁法技术及特点矿井电磁法技术及特点矿井电磁法技术及特点（一）掘进巷道前方水害体类型（一）掘进巷道前方水害体类型二、二、掘进巷道前方水害体矿井物探方法与技术掘进巷道前方水害体矿井物探方法与技术（二）单极（二）单极偶极法与技术偶极法与技术 二、掘进巷道前方水害体预报矿井物探方法与技术二、掘进巷道前方水害体预报矿井物探方法与技术3.13.1 矿井直流电法勘探矿井直流电法勘探矿井直流电法勘探矿井直流电法勘探3

5、.13.1 矿井直流电法勘探矿井直流电法勘探矿井直流电法勘探矿井直流电法勘探装置形式：装置形式：研究内容：ABMN巷道三极电测深三极电测深ABMN巷道对称四极测深对称四极测深 划分煤层底板含水层、隔水层，确定其厚度及埋深；调查底板灰岩岩溶及其发育影响范围；圈定底板隐伏断层、裂隙发育带等垂直导水通道。3.13.1 矿井直流电法勘探矿井直流电法勘探矿井直流电法勘探矿井直流电法勘探特点：特点：理论成熟、浅部勘探精度高；体积效应大；由于高阻煤层屏蔽影响，能反映底板以下地质情况；工作效率低、劳动强度大；在工作面中间底板下形成盲区。3.13.1 矿井直流电法勘探矿井直流电法勘探矿井直流电法勘探矿井直流电法

6、勘探 超前探测方法布置示意图超前探测方法布置示意图超前探测方法布置示意图超前探测方法布置示意图 采用三极测深装置形式，但在测量过程中，用三个采用三极测深装置形式，但在测量过程中，用三个供电点依次供电，测量电极供电点依次供电，测量电极MNMN在巷道内以一定的间距向在巷道内以一定的间距向后移动。后移动。3.23.2 矿井直流电法超前探矿井直流电法超前探矿井直流电法超前探矿井直流电法超前探 3.23.2 矿井直流电法超前探矿井直流电法超前探矿井直流电法超前探矿井直流电法超前探 3.23.2 矿井直流电法超前探矿井直流电法超前探矿井直流电法超前探矿井直流电法超前探 3.23.2 矿井直流电法超前探矿井

7、直流电法超前探矿井直流电法超前探矿井直流电法超前探3.23.2 矿井直流电法超前探矿井直流电法超前探矿井直流电法超前探矿井直流电法超前探特点：用于探测巷道掘进前方的地质构造问题，并对前用于探测巷道掘进前方的地质构造问题，并对前方地质异常区的富、含水性作定性评价。方地质异常区的富、含水性作定性评价。施工条件受巷道空间、长度的影响较大。探测结果受巷道内局部电性不均匀体影响较大。主要预测巷道掘进前方的地质构造问题，并对前主要预测巷道掘进前方的地质构造问题，并对前方地质异常区的富、含水性作定性评价。瞬变电磁法瞬变电磁法（Transient electromagnetic method,（Transie

8、nt electromagnetic method,TEM）TEM）属时间域电磁测深法，又称属时间域电磁测深法，又称“纯异常场法纯异常场法”，利用接地，利用接地回线源向地下发送一次电磁场，在一次电磁场间歇期间，用回线源向地下发送一次电磁场，在一次电磁场间歇期间，用线圈对地下地质异常体所产生的线圈对地下地质异常体所产生的二次涡流电磁场二次涡流电磁场二次涡流电磁场二次涡流电磁场进行观测，进行观测，通过对二次涡流电磁场特征的研究来探测地质构造异常、地通过对二次涡流电磁场特征的研究来探测地质构造异常、地下含水层的分布情况。下含水层的分布情况。3.33.3 矿井瞬变电磁法勘探矿井瞬变电磁法勘探矿井瞬变电

9、磁法勘探矿井瞬变电磁法勘探矩形框磁力线穿过Tx中心的横断面内电流密度等值线Tx=800400m3.3.13.3.1 基本原理基本原理3.33.3 矿井瞬变电磁法矿井瞬变电磁法矿井瞬变电磁法矿井瞬变电磁法 瞬变电磁法工作原理示意图瞬变电磁法工作原理示意图 2.3 2.3 矿井瞬变电磁法勘探矿井瞬变电磁法勘探3.33.3 矿井瞬变电磁法矿井瞬变电磁法矿井瞬变电磁法矿井瞬变电磁法3.3 矿井瞬变电磁法矿井瞬变电磁法根据瞬变电磁法对低阻根据瞬变电磁法对低阻体反应敏感的特点，将其用体反应敏感的特点，将其用于煤矿井下水文勘查还是近于煤矿井下水文勘查还是近几年的事情。由于矿井瞬变几年的事情。由于矿井瞬变电磁

10、勘探在井下巷道中进行，电磁勘探在井下巷道中进行，采用多匝小回线装置测量，采用多匝小回线装置测量，井下噪声、资料处理和解释井下噪声、资料处理和解释方法与地面瞬变电磁法和矿方法与地面瞬变电磁法和矿井直流电法不同。井直流电法不同。3.33.3 矿井瞬变电磁法矿井瞬变电磁法矿井瞬变电磁法矿井瞬变电磁法超前探测施工方法技术超前探测施工方法技术 3.3 矿井瞬变电磁法矿井瞬变电磁法3.3 矿井瞬变电磁法矿井瞬变电磁法 3.3 矿井瞬变电磁法矿井瞬变电磁法 矿井瞬变电磁超前探测测点布置及探测范围矿井瞬变电磁超前探测测点布置及探测范围 瞬变电磁法探测方向示意图瞬变电磁法探测方向示意图3.3 矿井瞬变电磁法矿井

11、瞬变电磁法矿用瞬变电磁仪器CUGTEM 武汉中地物探科技有限公司TerraTEM 澳大利亚生产PROTEM47HP 加拿大生产Terra TEM 瞬变电磁仪实物瞬变电磁仪实物 3.3 矿井瞬变电磁法矿井瞬变电磁法3.3 矿井瞬变电磁法矿井瞬变电磁法3.3 矿井瞬变电磁法矿井瞬变电磁法 （a）（b）（a）巷道迎头前方顶板；（）巷道迎头前方顶板；（b）巷道迎头前方顺层；（）巷道迎头前方顺层；（c）巷道迎头前方底板）巷道迎头前方底板（三）矿井瞬变电磁探测方法与技术（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

12、磁探测方法与技术（三）矿井瞬变电磁探测方法与技术 v 超前探测应用实例分析超前探测应用实例分析v 超前探测应用实例分析超前探测应用实例分析两种超前探测方法比较两种超前探测方法比较:1.1.单极单极-偶极法采用接触式探测偶极法采用接触式探测,接地电阻处接地电阻处理好坏直接影响探测结果可靠性理好坏直接影响探测结果可靠性,体积效体积效应大应大（为球体为球体）,）,工作效率较低，受巷道长工作效率较低，受巷道长度限制，对高、低阻反映均较灵敏度限制，对高、低阻反映均较灵敏,探测探测距离在距离在606080m,80m,无探测盲区无探测盲区;2.2.矿井瞬变电磁法采用非接触式探测矿井瞬变电磁法采用非接触式探测

13、,具有具有明显方向性明显方向性,体积效应较小体积效应较小（约束角为约束角为60609090度的锥体度的锥体）,）,对低阻反映较灵敏对低阻反映较灵敏,工作效工作效率高，不受巷道长度限制，但受高度限制率高，不受巷道长度限制，但受高度限制（不小于（不小于1.8m）,1.8m）,探测距离在探测距离在0 00m,0m,距离巷道迎头有距离巷道迎头有0m0m左右探测盲区左右探测盲区;v 工作面顶板探测技术工作面顶板探测技术 巷道巷道 赋水异常区域赋水异常区域 切眼切眼 工作面平面工作面平面 顶板导水断层顶板导水断层 巷道巷道 工作面煤层顶板水害体类型工作面煤层顶板水害体类型 图 a 图 b 工作面煤顶底板水

14、害预报矿井物探方法与技术工作面煤顶底板水害预报矿井物探方法与技术三、三、工作面煤层顶板水害预报矿井物探方法与技术工作面煤层顶板水害预报矿井物探方法与技术工作面煤层底板水害体类型工作面煤层底板水害体类型 巷道巷道 局部赋水裂隙发育通道局部赋水裂隙发育通道 含水陷落柱或富水体含水陷落柱或富水体 工作面平面工作面平面 导水断层导水断层 巷道巷道v 工作面底板探测技术工作面底板探测技术 四、四、工作面煤层底板水害预报矿井物探方法与技术工作面煤层底板水害预报矿井物探方法与技术矿井瞬变电磁法应用矿井瞬变电磁法应用矿井瞬变电磁法探测采掘面内导水陷落柱矿井瞬变电磁法探测采掘面内导水陷落柱 四、四、工作面煤层底

15、板水害预报矿井物探方法与技术工作面煤层底板水害预报矿井物探方法与技术工作面底板注浆前后矿井瞬变电磁法检测效果工作面底板注浆前后矿井瞬变电磁法检测效果工作面底板注浆前后矿井瞬变电磁法检测效果工作面底板注浆前后矿井瞬变电磁法检测效果五、工作面切眼外侧或巷道外侧帮断层富水性探测五、工作面切眼外侧或巷道外侧帮断层富水性探测 工作面平面位置工作面平面位置 边界断层边界断层 边界断层边界断层（1 1）由于井下测量环境与地表不同，无法采用地表测量时）由于井下测量环境与地表不同，无法采用地表测量时）由于井下测量环境与地表不同，无法采用地表测量时）由于井下测量环境与地表不同，无法采用地表测量时的大线圈（边长大于的大线圈（边长大于的大线圈（边长大于的大线圈（边长大于50m50m）装置，只能采用边长小于）装置，只能采用边长小于）装置，只能采用边长小于）装置，只能采用边长小于3m3m的的的的多匝小线框，因此与地面瞬变电磁法相比具有数据采集工多匝小线框，因此与