煤矿水害预报矿井物探方法与技术课件

PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT27 六月 2024煤矿水害预报矿井物探煤矿水害预报矿井物探方法与技术方法与技术11 八月 2023煤矿水害预报矿井物探方法与技术1PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT 一、前言一、前言 （一）我国煤矿水害类型（一）我国煤矿水害类型 我国矿井水害的类型很多，按水的来源大体上可分为我国矿井水害的类型很多，按水的来源大体上可分为五类：五类：1.1.第四纪底界面含水层，埋深浅煤层影响大第四纪底界面含水层，埋深浅煤层影响大;2.2.煤层顶板砂岩孔、裂隙水水害，离层水和火成岩等煤层顶板砂岩孔、裂隙水水害，离层水和火成岩等;3.3.老空水水害老空水水害;4.4.岩溶水水害（灰岩水）岩溶水水害（灰岩水）;5.5.废弃井口、采后冒裂带、岩溶地面塌陷坑（洞）、陷废弃井口、采后冒裂带、岩溶地面塌陷坑（洞）、陷落柱、断层带及煤层顶底板或封孔不良的旧钻孔都会成为落柱、断层带及煤层顶底板或封孔不良的旧钻孔都会成为可能的含（导）水通道。可能的含（导）水通道。当采煤工作面或掘进巷道接近或沟通老空区时，极易当采煤工作面或掘进巷道接近或沟通老空区时，极易发生老空水水害。发生老空水水害。一、前言2PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT一、前言一、前言（二）（二）井下预报上述水害体具体位置井下预报上述水害体具体位置1.掘进巷道前方水害体超前预报掘进巷道前方水害体超前预报;2.工作面煤层顶板水害体预报工作面煤层顶板水害体预报;3.工作面煤层底板水害体预报工作面煤层底板水害体预报;4.工作面巷道外边界断层赋水性预测工作面巷道外边界断层赋水性预测;5.废弃不良钻孔赋水性检测废弃不良钻孔赋水性检测;6.富水构造注浆效果检测（前后对比）富水构造注浆效果检测（前后对比）。一、前言（二）井下预报上述水害体具体位置1.掘进巷道前方3PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT一、前言（三）（三）矿井电法勘探预报物理依据矿井电法勘探预报物理依据 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好，相当于存在局部低电阻率值地质体。性好，相当于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了良好的地质条件。供了良好的地质条件。一、前言（三）矿井电法勘探预报物理依据4PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT（一）掘进巷道前方水害体类型（一）掘进巷道前方水害体类型 巷道平面图巷道平面图 断层（废弃不良钻孔、陷落柱等）断层（废弃不良钻孔、陷落柱等）巷道断面图巷道断面图 二、二、掘进巷道前方水害体预报矿井物探方法与技术掘进巷道前方水害体预报矿井物探方法与技术（一）掘进巷道前方水害体类型二、掘进巷道前方水害体预报矿井5PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT（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（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6PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT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（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）单极7PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT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（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）单极8PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT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（三）矿井瞬变9PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT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（三）矿井瞬变10PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT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（三）矿井瞬变11PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT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（三）矿井瞬变12PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT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（三）矿井瞬变13PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT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（三）矿井瞬变14PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT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（三）矿井瞬变15PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT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,接地电阻处理好坏接地电阻处理好坏直接影响探测结果可靠性直接影响探测结果可靠性,体积效应大体积效应大(为球体为球体),),工作效率较低，受巷道长度限制，对高、低阻反工作效率较低，受巷道长度限制，对高、低阻反映均较灵敏映均较灵敏,探测距离在探测距离在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,具有明显方具有明显方向性向性,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,工作效率高，不受巷道长度限工作效率高，不受巷道长度限制，但受高度限制（不小于制，但受高度限制（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m m左右探测盲区左右探测盲区;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两种超前探测方法比较:二、掘进巷道前方水害体预报矿井物探方法16PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT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 （一）工作面煤层顶板水害体类型（一）工作面煤层顶板水害体类型 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 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17PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT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 图 a 图 b三、工作面煤层顶板水害预报矿井物探方法与技术 18PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT 三、三、工作面煤顶底板水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、工作面煤顶底板水害预报矿井物探方法与技术19PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT 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三、工作面煤层顶板水害预报矿井物探方法与技术20PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT 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三、工作面煤层顶板水害预报矿井物探方法与技术21PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT（一）工作面煤层底板水害体类型（一）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 切眼切眼 工作面平面工作面平面 导水断层导水断层 巷道巷道四、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（一）工作面煤层底板水害体类型四、工作面煤层底板水害预报矿22PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT（二）音频电透视技术探测工作面煤层底板水害体（二）音频电透视技术探测工作面煤层底板水害体 巷道巷道 供电电极供电电极 工作面平面图工作面平面图 切眼切眼 测量电极测量电极 巷道巷道四、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（二）音频电透视技术探测工作面煤层底板水害体四、工作面煤层23PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT（二）音频电透视技术探测工作面煤层底板水害体（二）音频电透视技术探测工作面煤层底板水害体理理论论研研究究证证明明：矿矿井井音频电电透透视视方方法法主主要要反反映映了了煤煤层层顶顶、底底板板内内部部岩岩性性的的变变化化，而而对对煤煤层层内内部部电电性性的的变变化化反反映映不不灵灵敏敏，即对工作面煤层内的局部异常探测精度较低。即对工作面煤层内的局部异常探测精度较低。2.井下施工方法技术井下施工方法技术 矿矿井井音频电电透透视视法法工工作作方方法法与与矿矿井井无无线线电电透透视视相相同同，测测量量工工作作在在采采煤煤工工作作面面的的两两顺顺槽槽间间进进行行，一一般般每每10m10m一一个个测测量量点点（MNMN），每每50m50m一一个个供供电电点点(A)(A)。如如果果采采场场较较短短，如如小小于于80m80m，应加密到每，应加密到每5m5m一个测量点，一个测量点，202030m30m一个供电点。一个供电点。测测量量方方法法是是，对对每每个个供供电电点点供供电电时时，对对应应在在另另一一顺顺槽槽的的扇扇形形对对称称区区域域内内布布置置15152020个个观观测测点点进进行行测测量量。当当本本巷巷道道内内所所有有供供电电点点测测量量完完毕毕后后，测测量量与与供供电电在在两两巷巷道道对对调调，重重复复观观测测所所有供电点，以确保采面内各单元有两次以上的覆盖。有供电点，以确保采面内各单元有两次以上的覆盖。由于音频电透视采用低频交流供电，一般为由于音频电透视采用低频交流供电，一般为15Hz15Hz100Hz100Hz，在此频率下电场的性质与直流电场基本相同，所以其工作，在此频率下电场的性质与直流电场基本相同，所以其工作原理和资料处理解释方法是一样的。原理和资料处理解释方法是一样的。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（二）音频电透视技术探测工作面煤层底板水害体四、工作面煤层24PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT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（二）音频电透视技术探测工作面煤层底板水害体（二）音频电透视技术探测工作面煤层底板水害体 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25PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT（四）矿井瞬变电磁探测工作面煤层底板水害体（四）矿井瞬变电磁探测工作面煤层底板水害体工作面探测电磁场工作面探测电磁场“烟圈烟圈”辐射示意图辐射示意图 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（四）矿井瞬变电磁探测工作面煤层底板水害体四、工作面煤层底26PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT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四、工作面煤层底板水害预报矿井物探方法与技术27PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT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、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28PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT 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 四、工作面煤层底板水害预报矿井物探方法与技术29PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT（五（五)探测煤层底板含水构造两中方法比较探测煤层底板含水构造两中方法比较1.1.音频电透视技术采用接触式探测音频电透视技术采用接触式探测,接地电阻处理好接地电阻处理好坏直接影响探测结果可靠性坏直接影响探测结果可靠性,体积效应大体积效应大,工作效率工作效率较低，分辨率低较低，分辨率低,工作面完全贯通后才能测量，对工作面完全贯通后才能测量，对高、低阻反映均较灵敏高、低阻反映均较灵敏,探测距离取决于供电电流探测距离取决于供电电流大小大小,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,具有明显方向具有明显方向性性,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),),对低对低阻反映较灵敏阻反映较灵敏,工作效率高，分辨率高工作效率高，分辨率高,工作面是否工作面是否贯通均可测量，但受高度限制（不小于贯通均可测量，但受高度限制（不小于1.8m),1.8m),探测探测距离在距离在0 00m,0m,可以分别从两上、下顺槽对可以分别从两上、下顺槽对工作面底板进行探测，探测范围覆盖工作面底板。工作面底板进行探测，探测范围覆盖工作面底板。距离巷道周围有距离巷道周围有m m左右范围为探测盲区。左右范围为探测盲区。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（五)探测煤层底板含水构造两中方法比较四、工作面煤层底板30