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第八章地质信息技术

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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第八章 煤矿地质信息技术第一节 探查新技术第二节 数学地质第三节 遥感地质一、探查新技术(一 )主要探测手段1、界面探测高分辨率三维地震勘探多波工程地震地震 水性探测瞬变电磁探测技术( 域电磁勘探技术直流电法探测技术 电测深高密度并行网络音频电穿透技术流场法测井技术井中三维电阻率测量激发极化(二 )具体应用1、底板岩性与富水裂隙带的三维地震反演技术通过三维地震反演和可视化技术, 落实不同级别的构造, 对矿区中构造和裂隙带的分布进行准确的定位。18:27:47 1 4断层陷落柱河南永城城郊矿三维地震勘探成果地震波横波的快慢波时差能反映煤层底板裂隙的发育程度。快慢波时差越大,煤层底板各向异性程度越大,裂隙发育程度越大。快慢波数据隔道显示快慢波时差平面分布图2、瞬变电磁系统( 7主系统12-发射机; 3-发射线圈; 4-接收线圈接收线圈示意图用 途一、资源勘探方面1、矿产资源勘探;2、地热勘探;3、浅层石油勘探。二、水害防治方面1、断层探测 ,沉积岩和岩体的电性分层;2、地下水勘探;3、煤矿陷落柱和含水带的确定;4、水坝、堤坝病害检测。三、建工方面1、地下空洞,管线和不均匀埋藏体的探测;2、工程勘察。顶板方向工作面内45°45°工作面内底板方向瞬变电磁观测系统发射 /接收位置与方向 发射框 接收框10个 6、 0m3/浆量较大。 3处系受干扰形成的假异常,钻孔涌水量不大。 0m3/h。探测结果与实际情况比较吻合 。2114工作面外段异常区2114工作面内段异常区异常区• 从 2006年底到目前已完成的瞬变电磁法探测项目 30多个,分布在山东、河南、贵州、安徽、河北、江苏、山西等 7个省。如 :1、东滩矿 1303运顺顶板赋水性瞬变电磁法探测(山东兖州煤业集团)2、古城煤矿 2201轨道顺槽迎头及侧邦瞬变电磁法探测3、古城煤矿 2200工作面三带高度瞬变电磁法探测(山东临沂矿业有限责任公司)4、新安煤矿 3112工作面顶板水探测(山东枣庄矿业集团)5、赵家寨主井马头门、风井联巷超前探测(河南郑煤集团)6、吴桂桥矿南大巷富水性综合探测(河南驻马店)7、新田井田工业广场、主副井及风井溶洞勘探8、新田井田风井井筒及地下暗流勘探(贵州新田矿业公司 )9、刘庄煤矿 11- 2煤首采面顶底板砂岩富水性探测安徽国投新集能源有限公司10、朱庄矿煤层底板加固效果探测(安徽淮北矿业集团公司)11、谢桥矿 11116工作面下顺槽老空区积水瞬变电磁法探测研究(安徽淮南矿业集团 )12、梧桐庄矿温度异常型高压隐伏强导水陷落柱超前识别探查治理技术(河北峰峰矿业集团)13、孔庄矿 25采区奥灰水综合探测及井巷奥灰防水岩柱留设研究(上海大屯能源公司江苏分公司)14、凤凰山矿采空区探测(山西晋城矿业集团)15、东滩矿 1305运顺顶板赋水性瞬变电磁法探测(山东兖州煤业集团)16、山西国投塔山主平硐赋水性探测(山西国投云峰公司)3、 )型矿用直流电法仪• 该技术在井下全空间条件下建场,使用全空间数据处理和解释方法,可探测巷道周围的断层破碎带、隐伏含水构造、潜在突水点、确定隔水层厚度、掘进巷道的超前探测以及解决井下与采煤直接相关的其它地质问题。• 井下直流探测技术在邯郸、肥城、兖州、新汶、开滦、邢台、焦作、淄博、晋城、郑州等矿区得到推广应用,均取得了良好的探测效果,创造了可观的社会经济效益。应用范围1、煤层底板断裂破碎带的探测2、煤层底板分层定厚探测3、超前探测断层4、带压开采条件的评价5、老窑积水区的探测)型矿用直流电法仪国投新集刘庄矿业公司 11煤层底板出水点突水通道探测4、防爆音频电透仪 用于井下巷道间穿透探测岩层富水性仪器主要功能• 本仪器利用现有的巷道条件及工作环境,探测采煤工作面内部顶底板中含水、导水构造。在巷道 得工作面内顶底板的水文地质数据,按电导率的差异成像,以此判断工作面内部顶底板的含水地质构造,为矿井防治水提供可靠地质资料。1 # 异常区2 # 异常区3#异常区4#异常区1 #孔2 #孔3 #孔4 #孔5 #孔图例采煤停采线钻窝及应力测试孔构造裂隙带北 大 巷轨道下山- 6 3 4 6 4. 00- 55 5. 62- 6 6 0 7 0 携式矿井地质探测仪• 主要功能:• 矿层剩余厚度探测;• 巷道附近构造超前探测;• 岩、矿体原位动弹性模量检测;• 硐室围岩松动范围检测;• 矿井资源振波法检测。主要优点• ( 1)智能化探测。仪器提供的 4种探测方法均应用智能的数据采集和解析算法,既可无人介入全自动解析,亦可人机联合操作,还可由人工操作,以图形和数字得出探测结果。• ( 2)测算实时。仪器具有波形解析软件,波形采集后可立即进行解析,从而使得探测和数据处理可在现场同时进行。• ( 3)傻瓜机型。每一步操作均有提示和在线帮助,若操作出错仪器会通过声音或显示提示,机内拥有国标二级汉字库;仪器提供的 4种智能探测方法,使用者可以是非专业人员。矿井地质探测仪煤矿探测应用实例• 四川芙蓉局杉木树矿• 山西大同局四台矿• 工作面陷落柱探测解释结果• 山西霍州局辛置矿• 右翼皮带巷 2号煤层位置探测波形及解释结果6、工程多波地震仪智能三分量地震检波器及其连接三分量检波器耦合结构三分量地震数据采集系统装备构成示意图隧道左洞反射探测的叠加波形及其综合解析堤坝坝基勘探岩土体原位测试:求解多种动态力学参数综放面顶煤厚度的探测7、矿井超前地质探测仪• 矿井震波超前探测 (称为地震负视速度法。震波是由特定位置进行小型爆破产生的,爆破点一般是沿巷道左(右)帮平行洞底成直线排列,这样由人工制造一系列有规则排列的轻微震源,形成地震断面。这些震源发出的地震波在遇到地层层面、节理面、特别是断裂破碎界面和溶洞、暗河、岩溶陷落柱、淤泥带等不良界面时,将产生反射波。轨道下山 3地质雷达100隙及洞穴的位置和规模的确定2、巷道超前地质构造探测3、隧道砼厚度与钢支撑密度施工质量检测4、各类地下埋设物探测5、路基、场坪地基混凝土结构质量检测6、地基注浆质量检测7、地下及隐蔽工程水渗漏检测8、圈定人工填土范围与掩埋沟渠9、地基土壤污染圈定北京故宫地基病害探测公路路基快速探测南水北调工程路基沉陷探测新安矿 3112面运巷地质雷达探测图。从运切点内 S→N )新安矿 3112面运巷 质雷达探测图。N→S )10、 坑道无线电波透视法( 1) 原理坑道无线电波透视法是一种地下 电磁波法 , 利用煤岩层 电性的差异 , 来判断工作面内部地质异常体的存在 。电阻率低的煤岩层 对电磁波有强烈的吸收作用 , 在接收处形成一个 讯号低值区 , 交换接收机和发射机的位置 , 圈定讯号低值区 ( 阴影区 ) 的位置 , 即 煤岩层异常区 。1电磁波能量未受到衰减的射线; 2电磁波能量受到衰减屏蔽的射线;3地质异常“阴影区”;坑道无线电波透视法可用于探测陷落柱 、 岩浆岩侵入体 、 断层 、 煤厚变化等多种地质问题 。( 1) 较准确圈定工作面中陷落柱的位置 、形状和大小 。( 2) 圈定工作面中断层的分布范围及尖灭点的位置 。( 3) 探测工作面内煤层厚度范围及某些火成岩体等 。探测陷落柱的准确率达 90% 以上 , 断层和煤层变薄带的探测准确率达 80% 以上 。1理论场强曲线; 2实测场强曲线; 3衰减系数曲线坑道无线电波透射法示意图11、 槽波地震法 煤层与围岩相比 , 其密度要小得多 , 所以 , 地震波的传播速度在煤层中较低 , 形成一个明显的低速槽 。在煤层中激发的地震波 , 一部分在顶底界面上不断出现全反射 , 煤层顶 、 底板是平行的 , 全反射就在顶底板界面间多次反复进行 , 从而形成一个沿煤层向远方传播的特殊波--槽波 。槽波法的分类:1、透射波法在同一煤层的两条巷道中,分别激发和接收槽波。根据槽波的强弱及速度变化,确定两条巷道间有无构造异常存在。透射距离可达 1000m,准确率 80%以上。2、反射波法在同一条巷道中,布置激发点和接收点,槽波遇到分界面时,根据槽波反射信号的速度和时间,确定界面的位置。特点:可超前探测。探测距离可达 400m,准确率63%以上。12、地震 地震 也即地震层析成像方法 ) 是根据地震波走时或地震波场观测数据对介质进行反演 ,获取探测区域内部介质的波速 、 慢度 、 密度或衰减系数等 , 从而识别探测区域内部的结构 。• 地震 0年代初进入地学研究领域以来 ,广泛应用于地球内部结构成象 , 石油 、 金属矿产 、 地热等资源勘探 , 以及土木建筑 、 灾害防治等的无损检测领域 。炮点布置在回风巷 67 个,切眼 14 个,计 81 个; 检波点布置机巷 60 个,联络巷 12 个,计 72 个。 网格 1755 个 回风巷布置炮点 85 个 机巷布置检波点 92 个 网格 1890 个 回风巷布置炮点 54 个,联络巷布置炮点 2 个,计 56 个 机巷布置检波点 51 个 网格 1 15 5 个 共布置炮点 222 个,检波点 215 个 1310面 50速 3500波频率 50度在 1500波频段为 150度 1000m/波波速与抗压强度 关系。横波纵波 层探、采对比一览表 断层 可信度 向面内延 沿展长度 断层落差 距切眼最近 实际揭露情况 名称 伸方向 ( m ) ( m ) 距离 ( m ) + S N 80 0 - 60 位置吻合 , 落差 0 - 2 m F 2 + 180 0 - 90 位置吻合 , 落差 0 - 2. 5 m + + + N E 160 170 位置吻合 , 落差 2 - 5 m F 4 + + N W W 140 0 — 3. 200 位置吻合 , 落差 0 - 3 m F 5 + + 120 0 - 490 位置吻合 , 落差 0 - F 6 + + + N E 140 610 位置吻合 , 落差 1 - F 7 + + N E 20 0 - 650 未见 F 8 + 60 0 - 800 位置向西 4m , 落差 0 - 2 m + + 60 0 - 830 位置吻合 , 落差 0 - F 1 0 + + + S W 130 850 位置吻合 , 落差 3 - 6 m F 1 1 + + N 80 0 - 950 位置吻合 , 落差 0 - 思 考 题:1、煤矿地质信息技术有哪些方法?2、什么是坑道无线电波透视法?简述其基本原理。
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