汾西局煤矿水害防治及其综合探测技术.ppt

汾西矿业集团有限责任公司煤矿水害防治及综合物探技术,福州华虹智能科技开发有限公司驻山西办事处技术总负责,2011年11月5日,魏著霖,汇报提纲,汾西局主要地质及水文地质问题,汾西局具体案例分析,2,汾西局未来物探技术应用展望,3,6,概述,1,汾西局物探项目合作工作流程,5,汾西局具体案例分析,4,汾西局物探技术及装备,一、概述,1、汾西矿业集团概况汾西矿业集团有限责任公司前身为汾西矿务局，成立于1956年1月，2000年8月改制为国有独资公司，2001年10月加入山西焦煤集团公司，为焦煤集团公司的子公司，资产总值52亿元。从业职工35000人。曾获中国煤炭工业优秀企业、现代化企业等百余项荣誉称号。汾西矿业集团公司地处山西省中部，矿区地理位置优越，铁路公路四通八达，同蒲、介西、孝柳铁路穿越矿区，大运高速公路、108、307国首纵横相连，交通十分便利。总部设在介休市，所属28个二级单位分布于介休、灵石、孝义、柳林、交城等市（县）境内。矿区横跨霍西、河东、西山、沁水四大煤田，井田面积625平方公里，目前地质含量58亿吨现有柳湾、高阳、水峪、河东、贺西、双柳、中兴等生产矿井，核定生产能力1075万吨/年有曙光、紫金、宜兴3座新建矿井。2009年，响应国家政策，开始资源整合计划，整合后煤矿分布平遥、灵石、隰县、交城、左权（瑞泰）、宁武（正辉）、孝义、沁源、交口、汾阳等十多个地区。,2、矿井地质概况（1）、汾西矿业集团所有煤矿煤系地层为石炭系上统太原组（C3t）和二叠系下统山西组（P1s），太原组可采煤层主要有1、2、3、4号煤，山西组主要可采煤层有5、6、7、8、9、10、11号煤，各个煤田可采煤层变化较大。（2）、石炭系上覆地层为二叠系下统下石盒子组（P1x）以灰色、深灰色粉砂岩、泥岩及灰色砂岩为主，下部夹12层薄煤层，上部出现紫色、暗紫色泥岩，灰绿色、黄绿色砂岩。岩性及厚度变化都较大，与下伏山西组整合接触。下伏地层为石炭系中统本溪组（C2b）及奥陶系中统峰峰组（O2f）。本溪组以灰白色鲕状铝土岩、铝土质泥岩、灰岩、泥质灰岩为主。峰峰组以深灰色石灰岩为主，厚层状，致密、坚硬、质纯、性脆，夹薄层泥灰岩，具溶蚀现象，裂隙较发育。局部被方解石脉充填。部分区域建石膏。,1、断层及裂隙发育带,二、汾西局主要地质及水文地质问题,主要以灵石紫金矿、正通矿为代表，构造发育，断层错综复杂，断层走向及倾向变化大，给矿井地质工作带来了极大的困难，仅仅靠老的地质手段很难达到目前生产的需求。,一）、构造,2、陷落柱,主要以孝义新阳、宜兴矿为代表，在构造发育或煤层产状变化大的区域，发育大小不一的陷落柱，给矿井巷道掘进和工作面回采带来了很多困难，降低生产效率，增加生产难度，影响生产安全。,3、褶皱,主要以孝义柳林双柳矿为代表，在褶皱轴部局部煤层变化较大，高瓦斯矿井局部存在瓦斯涌出量增大等问题，给矿井巷道掘进和工作面回采带来了很多困难，影响生产安全。,4、河流冲刷无煤带,主要以柳林河西、双柳矿为代表，局部存在大小不一的河流冲刷带，回采影响较大。,1、老空水,目前，大部分汾西局的矿井或多或少的都存在老空水问题，从空间分布来分析，主要有以下几个方面（1）、回采2号煤过程中的老煤窑采完的2号煤同层采空影响。（2）、回采2号煤过程中的老煤窑采完的1号煤顶板采空影响（层间距10米以内）。（3）、回采10、11号煤过程中的同层采空影响。（4）、回采10、11号煤过程中的9号采空影响。（5）、其他可采煤层的同层及顶底板采空影响。,二）、水文地质,2、构造导水,矿井的含水层通过构造（主要包括断层、节理裂隙发育带、陷落柱等）把水导入工作面，严重威胁安生产安全，从空间分布来分析，汾西局主要有以下几个构造导水问题（1）、2号煤掘进及回采过程中顶板砂岩及K8含水层的影响。（2）、其他上组煤掘进回采过程中的顶底板近距离含水层的影响。（3）、9、10、11号煤掘进及回采过程中顶板K2灰岩。含水层的影响。（4）、9、10、11号煤掘进及回采过程中本溪组灰岩及峰峰组灰岩的影响。（5）、3、4号煤层掘进回采过程中底板砂岩及灰岩含水层的影响。,（6）、掘进过程中Ｌ２－Ｌ５的灰岩含水层问题。,三、汾西局主要地球物理勘探方法及物探仪器种类,一）地球物理勘探地球物理勘探是应用物理学原理勘查地下矿产﹑研究地质体的一种方法和理论，简称物探。它是以各种介质的电性、密度、磁性、弹性、放射性等物理性质的差异为研究基础，用不同的物理方法和物探仪器，探测天然的或人工的地球物理场的变化，通过分析、研究所获得的物探资料，推断、解释地质体和矿产分布情况。,地球物理勘探方法分类,1、依据研究对象的不同划分为煤田地球物理勘探金属地球物理勘探石油地球物理勘探水文地质地球物理勘探工程地质地球物理勘探,地球物理勘探方法分类,2、依据工作空间的不同分为井下物探地面物探航空物探海洋物探,地球物理勘探方法分类,3、依据物性参数分类（常用）电法勘探研究岩石电学性质及电场、电磁场变化规律重力勘探研究地质体引力场特征磁法勘探研究岩（矿）石磁性及地球磁场，局部磁异常变化规律地震勘探研究岩土弹性力学性质的地震勘探、声波、超声波探测技术放射性勘探研究岩（矿）石的天然或人工放射性红外探测、遥感研究物质热辐射场特征,常用的矿井物探方法技术,4、主要地球物理勘探方法矿井地球物理勘探方法是以研究煤层及其围岩的某种物性（电性、弹性、密度、磁性及放射性等）为基础，由于研究的物性不同，因而有不同的勘探方法。目前，使用的矿井物探方法多种多样，主要有以下几种（1）电法类矿井直流电法勘探（电测深、电剖面、音频电透视、三极超前探），矿井瞬变电磁法勘探；无线电波透视法；矿井地质雷达；电磁辐射等。（2）震波类（地震及声波探测）矿井反射波、矿井折射波、槽波地震勘探；矿井瑞雷波勘探；矿井岩体声波探测；声发射与微震等。（3）其它物探方法红外测温、巷道微重力测量；放射性勘探；等。,地球物理勘探方法分类,5、汾西局主要物探技术设备电磁法类矿井直流电法仪（电测深、电剖面、音频电透视、三极超前探）矿井瞬变电磁仪；无线电波透视法。地震类矿井地质探测仪（KDZ1114-6A30）矿井巷道超前探测仪（KDZ1114-6B30）矿用瑞雷波探测仪,四、汾西局具体案例分析,一）山西新峪煤业有限责任公司6120工作面10、11煤巷道探测顶板9煤采空及K2灰岩富水性探测,1、6120工作面概况六采区在地面的位置为北距旺家原村900m，南距上柱濮村1000m，西为黑坡沟保安煤柱，东为王家庄保安煤柱。6120工作面在井下的位置为，北邻6418工作面（9煤已采），南邻6422工作面（9煤已采），西至六采区大巷，东为正旺煤业煤矿边界。6120工作面上限标高1052米，下线标高970米，地面标高722-792米；走向长1112米，倾向长189米，面积210168m2。工作面总体为走向为南北、倾向东的单斜构造，煤层在Y8处为一向斜，自切眼到Y11处为下坡，自Y8处以后为上坡。从切眼到Y8点为褶曲且工作面呈波浪状起伏，断层较为发育，运巷Y14点前20m处、Y14点后20m处、Y15点3m处各有一条断层，分别为F1、F2、F3，落差分别为H1.2m、H1.3m和H3m。本工作面在太原组10＃、11＃煤层下分层中掘进，煤层平均厚度6.73m,直接顶为9＃煤底板泥岩，老顶为K2灰岩，底板为铝质泥岩，煤层结构复杂，平均倾角6。,2、6120工作面10、11煤顶底板等高线图,2、6120工作面瞬变电磁法顶板45度探测成果图,,3、6120工作面瞬变电磁法顺层0度探测成果图,,3、6120工作面钻探验证情况经矿井针对异常区进行钻探验证，在6120材料巷800-1000米，还有涌水，涌水量小，无水压。为前期排水局部低洼处存在淤泥及少量踩空水。,二）贺西煤矿3采扩区集中回风巷（8号点前98米）右帮采空富水性探测,1、3采扩区集中回风巷3采扩区集中回风巷（8号点前98米），为沿3、4号煤掘进，巷道右帮为原采空区，区域富水。,2、3采扩区集中回风巷,,3采集中回风巷,,,2采扩区集中回风巷（8号点前98米）,,,采空富水,三）正通煤业201材料巷（4号点前210米）迎头超前综合物探技术,,2、201工作面材料巷MSP地震探测技术（4号测点前210米）,,,,,,,8,26,56,材料巷,2、201工作面材料巷反射波法地震探测技术（4号测点前210米）,,,,,,,8,26,56,,,材料巷,材料巷,2、201工作面材料巷瞬变电磁探测技术（4号测点前210米）,,,,,8,26,,材料巷,2、201工作面材料巷地质素描图（4号测点前210米处）,,,,,,材料巷C4点前210米,,,顶板淋水以及左右帮渗水,四）紫金矿西翼总回风巷瞬变探测技术应用1、顺层0度方向,,,,探测方向,,,,,,,,,,2、底板25度方向,,,,探测方向,,,,,,,,,,3、底板45度方向,,,,探测方向,,,,,,,,,,3、联络巷探测顺层0度方向,,,,,,,,,,3、联络巷探测底板25度方向,,,,,,,,,,3、联络巷探测底板45度方向,,,,,,,,,,五、汾西局物探项目合作工作流程,,资源整合矿井,,,地质任务,,,,,,福州华虹项目组,,汾西局地测处物探科,,,根据地质任务下达物探委托书,,,,根据地质任务选择物探方法和仪器,,,,现场施工,,,提交报告,,,,,,,,验证情况,,,,,,,根据验证情况提交验证总结报告,,,,,,,提交季度/阶段性物探总结报告,,,,六、汾西局未来物探技术应用展望,汾西局未来矿井达到30个以上，对于物探技术应用的要求也越来越高。但我们应该清醒的认识到物探的优点和缺点，只有取物探之长处，补钻探之短，才能最大限度的提高物探技术应用效率，才能更好的为矿井生产服务。,简单问题包括简单地质界面、水文地质条件探测复杂问题复杂界面问题由地震法和电磁法相配合，采用两种方法多因素灾害问题三种方法解决界面和含水异常体问题跟踪探测问题按照掘进进度跟踪探测钻探问题钻探验证必不可少,（1）综合物探方法运用,,,,分几个过程1）定性评价电磁法探水是体积效应，目前基本上为定性评价。其准确率与分辨能力值得探讨。2）半定量评价根据岩层电阻率大小建议与含水量之间的相关关系，为定量评价作准备。3）效果评价以异常有无及其富水特征进行评价，可为安全生产提供重要的技术参数。,（2）物探探查的效果,,,,1）物探获得的是异常，不能完全定论其安全程度。2）物探解决的是面上问题，而钻探解决的是点上问题。3）两者相互配合，结合各种参数，提供更为可靠的技术参数。,（3）钻探与物探关系,,,,针对所要解决的目标问题，有1）大与小。2）先与后。3）远与近。,（5）地面与井下物探关系,,,,（6）物探技术发展,方法理论测试技术理论深入研究不足勘探方式井下勘探应由探测到实测到监测，多属性采集设备由肩背式到手持式，由整体式到分体式数据处理由单一方法综合对比解释，到多方法间的数据联合反演与解释方法验证互相配合，互不可少，钻探验证，跟踪探测地质解释以地质为基础，以探测为依据，不断提高预报的准确率，由定性到半定量或定量解释（富水特性）,1）科学预测、2）科学管理、3）科学应急、4）科学总结借助现代科技发展,,,,（7）汾西局物探发展,未来，汾西局物探的发展需要全方位的发展1）人才，物探、水文地质、矿井地质综合技术人才队伍的建立；2）设备，国内外高技术设备的引进；3）实施，科学、合理、有效的技术实施保障；4）管理，完善的物探技术管理规程及办法。,展望人才、设备、实施与管理,谢谢各位同仁欢迎就相关技术问题进行交流,魏著霖13960769918xizi920QQ305230557山西汾西集团地测物探群146675869,