矿井物探技术应用现状与展望.pdf

韩德品韩德品韩德品韩德品韩德品韩德品韩德品韩德品 中煤科工集团西安研究院中煤科工集团西安研究院中煤科工集团西安研究院中煤科工集团西安研究院中煤科工集团西安研究院中煤科工集团西安研究院中煤科工集团西安研究院中煤科工集团西安研究院 联系电话联系电话联系电话联系电话联系电话联系电话联系电话联系电话13991802235, Email hdping206113991802235, Email hdping2061 内内内内内内内内 容容容容容容容容 一一一一、、、、矿井物探新方法概述矿井物探新方法概述矿井物探新方法概述矿井物探新方法概述一一一一、、、、矿井物探新方法概述矿井物探新方法概述矿井物探新方法概述矿井物探新方法概述 二二二二、、、、矿井物探新方法分类及特点矿井物探新方法分类及特点矿井物探新方法分类及特点矿井物探新方法分类及特点二二二二、、、、矿井物探新方法分类及特点矿井物探新方法分类及特点矿井物探新方法分类及特点矿井物探新方法分类及特点 三三三三、、、、三三三三、、、、矿井物探技术应用与进展矿井物探技术应用与进展矿井物探技术应用与进展矿井物探技术应用与进展矿井物探技术应用与进展矿井物探技术应用与进展矿井物探技术应用与进展矿井物探技术应用与进展 （（（（（（（（1 1 1 1 1 1 1 1））））矿井物探仪器矿井物探仪器矿井物探仪器矿井物探仪器））））矿井物探仪器矿井物探仪器矿井物探仪器矿井物探仪器 （（（（（（（（2 2 2 2 2 2 2 2））））矿井地震法矿井地震法矿井地震法矿井地震法））））矿井地震法矿井地震法矿井地震法矿井地震法 （（（（（（（（3 3 3 3 3 3 3 3））））矿井电磁法矿井电磁法矿井电磁法矿井电磁法））））矿井电磁法矿井电磁法矿井电磁法矿井电磁法 （（（（（（（（4 4 4 4 4 4 4 4））））其他方法其他方法其他方法其他方法））））其他方法其他方法其他方法其他方法 四四四四四四四四、、、、、、、、 存在问题与展望存在问题与展望存在问题与展望存在问题与展望存在问题与展望存在问题与展望存在问题与展望存在问题与展望 一一一一、、、、矿井物探新方法概述矿井物探新方法概述矿井物探新方法概述矿井物探新方法概述一一一一、、、、矿井物探新方法概述矿井物探新方法概述矿井物探新方法概述矿井物探新方法概述 矿井地球物理勘探技术（简称矿井物探）起源 于二十世纪50年代，当时在金属矿山进行试 验，并逐步取得成功。我国煤炭系统的科研单 位率先开发这些新技术，经过50余年的科研与 生产实践取得了明显的成果，并且逐步研究了 一系列适合我国煤矿条件的矿井物探新方法 。 概述概述概述概述概述概述概述概述 煤矿机械化生产的致命弱点之一是不能适应地质情况的变 化。 在矿井开拓掘进及延深中，也有越来越多的地质问题需要 解决。如落差大于1/5煤厚的小断层、小陷落柱、煤层变 化等细微地质构造如煤层不应有剧烈的褶曲（曲率半径 不小于30m）、变薄和冲刷带（煤层厚度变化不超过 10），潜在的突水构造等，传统的矿井地质方法已经无 能为力。 为了保证采掘工作有计划地推进，特别需要准确地掌握开 采地质条件，特别是煤层厚度、顶底板岩石性质，断层、 陷落柱、潜在的含水导水地质小构造等。 概述概述概述概述概述概述概述概述 自上世纪六十年代以来，英、美、苏、西德、日本、澳大 利亚等国，加强了矿井地质的研究与探测工作。 前苏联曾试用多种地面物探方法只能探测出落差大于10m 左右的断层。英国在塞尔比煤田采用高分辨力地震勘探方 法，探测落差1015m以上的断层，其成功率为 5080，在条件简单的地段，经详细研究，有时可查 出落差58m的小断层，近几年来，探测准确率有进一步 提高。 国内，在华东等地震地质条件良好的地区，落差5～10m 的断层被准确探测出来的不到70；在平原勘探区浅层地 震地质条件好的情况下，3～5m断点的准确率在50左 右，山区及复杂浅层地震地质条件下，大于等于5m断层 的准确率在70～80，3～5m断点的准确率在20左右。 概述概述概述概述概述概述概述概述 实践证明，在经济上合理的允许范围内， 用在地面加密钻孔的办法并不能保证寻找 出落差小于1015m的所有断层。 由于煤层与岩层相比厚度很小，相对埋深 又太大，用地面物探方法也不易达到综采 要求。 概述概述概述概述概述概述概述概述 世界各主要产煤国家所采用的探测技术手段与方 法，主要有3个主攻方向，即 1矿井物探 2沿煤层钻进 3断裂统计与应力研究 尤其是矿井地球物理探查方法受到了普遍的重 视，很多国家积极地开展了矿井物探使用的仪器 和方法的试验研究 。 实践证明，矿井物探是地面勘探技术的重要补 充，是矿井地质工作的重要手段，在其他矿业部 门中所采用的矿井物探试验也证实了这一点。 二二二二、、、、矿井物探新方法分类及特点矿井物探新方法分类及特点矿井物探新方法分类及特点矿井物探新方法分类及特点二二二二、、、、矿井物探新方法分类及特点矿井物探新方法分类及特点矿井物探新方法分类及特点矿井物探新方法分类及特点 （（（（1））））分类方法分类方法分类方法分类方法 依其技术原理的不同 进行分类 类 别 方 法 应 用 范 围 巷道地震勘探二维 槽波地震勘探 瑞利波勘探 井巷掘进地震超前 探测法（TSP/MSP） 在掘进巷道、采煤工作面范围内 底板岩层划分、残留煤厚、采空区 探测，巷道独头、侧帮超前探测、 工作面内小构造探测等。 岩体声波探测法[48] 地震波法 声发射与微震技术 预测瓦斯、煤层突出和顶板稳定 性，岩石破坏性研究。 顶板、 底板电测深法 矿井电剖面法 高密度电阻率法 煤层直流电测深法 （层测深法） 工作面层透视法 直流超前探测法 音频电穿透法 （直流 电透视法） 井下直流电法 井下网络并行电法 在掘进巷道、 采煤工作面范围内， 顶板、底板含水导水构造、含水层、 隔水层厚度、潜在突水点、调查岩 溶发育、电性分层、工作面内煤层 小构造和水文地质条件探查、独头 前方、工作面侧帮超前探测、检测 工作面注浆效果、检测底板突水过 程等。 瞬态电法 矿井瞬变电磁法 （简称 MTEM） 巷道、工作面范围内水文地质条 件探查，工作面范围内超前探测等 无线电波坑道透视 法（坑透法） 矿井地质雷达 掘进巷道间、 采煤工作面内断层、 陷落柱、小褶曲、无煤带等小构造 预测。 电磁法 高频电磁波法 钻孔地质雷达[8] 探测钻孔周围 1040m岩体构造 （裂 隙、空洞等） 、水文地质信息。 巷道微重力测量 重磁勘探 矿井高精度磁测 顶、底板小构造、固定火成岩、 探测火源等 测 氡 放射性同位素测 量 能谱测量 一般水文地质条件评价，断裂破 碎带构造预测 其他地球 物理方法 地热测量 红外测温 一般水文地质条件评价，断层构 造及其含水性预测 （2）特点 （1）探测范围日益增多。目前能探测的地质问题有1）煤层中 的各种小断层，2）煤层厚度变化及煤层形态，3）煤层中的夹石、 包裹体与火成岩，4）煤系地层中的岩溶与陷落柱，5）煤层顶底 板裂隙及其稳定性，6）瓦斯、煤与岩石突出带，7）煤层自然发 火地带，8）巷道离煤层的距离，9）被淹没巷道的位置，10）围 岩的含水性与疏干效果，11）带压水潜在突构造及老窑采空积水 区位置等等。 （2）探查精度高。能够满足综合机械化开采对地质所需之精度 要求。如坑透法可以有效探测出大于0.4m的小断层，矿井直流电 法能定量超前探测80m范围内含水导水构造的位置，误差小于 5。 （3）节省时间，节省资金，安全。采用矿井物探方法属非接触 性探测，能大大节省巷探和钻探工程量及时间，还能减少因直接 揭露高压水或瓦斯构造产生突出的危险。 （4）矿井物探方法有多种多样。各种方法都能有成效地解决一 定的地质问题。可根据要解决的问题与地质和地球物理条件进行 选择，或采用几个方法的综合探测，能获得比较完善与精确的地 质资料。 三三三三、、、、三三三三、、、、 矿井物探技术应用与进展矿井物探技术应用与进展矿井物探技术应用与进展矿井物探技术应用与进展矿井物探技术应用与进展矿井物探技术应用与进展矿井物探技术应用与进展矿井物探技术应用与进展 国家 矿井物探方法 解决的地质问题 精度及效 果 范围 前西德 槽波地震法、 二维 反射法、 地震透视 法、纵波速度法、 横向层波法等 探查工作面附近的小构造 6383 工作面附近 澳大利亚 磁法 探测离巷道9m处的0.6m大小 的火成岩脉侵入体 效果很好 巷道周围 匈牙利 磁法 对头工作面前方的巷道位置 效果很好 对头工作面 前方 波兰 井下微重力法 确定断距为410m的正断层 效果很好 工作面附近 无线电法 探测距离14.621.0m的井下充 水巷道和断距为1.3m的断层 效果很好 工作面附近 地音法、 声发射与 微震技术等 研究顶板岩石强度和稳定性， 预测顶板的最大应力所在 效果很好 顶板岩石 矿井电法 探测小构造及其含水性 效果很好 工作面附近 前苏联独 联体等国 家 地震透视法、 纵波 速度法、 横向层波 法、折射地震法、 高频地震法等 探测工作面附近的小构造等 效果较好 工作面附近 矿井电法 探查岩溶、寻找淹没巷道和漏 失钻孔等 一定效果 矿井下 前苏联及 其他一些 国家 浅层地震、 瑞利波 检查瓦斯泄出、测定夹矸 一定效果 工作面附近 美国 地音法在顶 板钻孔中安装地 音探测器 探测顶板的微震活动及其位置 效果较好 测定范围为 水平距 15m以内， 煤层垂直方 向30m 前西德、 英 国、 匈牙利 等国 井下测井方法 测定煤层厚度，进行煤层对比 效果较好 巷道、工作 面周围 我国矿井物探技术应用情况我国矿井物探技术应用情况我国矿井物探技术应用情况我国矿井物探技术应用情况我国矿井物探技术应用情况我国矿井物探技术应用情况我国矿井物探技术应用情况我国矿井物探技术应用情况 无线电波坑道透 视法 探测断层落差H0.4m的展布 规律、冲刷带、煤层厚度变化 带（无煤带），直径15m以上 的陷落柱等 效果很 好，有的 可达到 100 工作面内部 矿井直流电法 矿井瞬变电磁法 探测工作面周围的含水、导水 小构造，小断层裂隙等潜在突 水构造，检测注浆效果等、动 态监测底板突水情况 效果很 好，有的 可达到 100 工作面周围 中国 槽波地震法、 矿井 地震超前探测法 （MSP） 、弹性波 CT技术等 探测工作面前方地质构造、工 作面内部小构造等 效果较 好， 工作面、掘 进巷道 （（（（（（（（1 1 1 1 1 1 1 1））））矿井物探仪器矿井物探仪器矿井物探仪器矿井物探仪器））））矿井物探仪器矿井物探仪器矿井物探仪器矿井物探仪器 1、、、、福州华虹智能科技开发有限公司福州华虹智能科技开发有限公司福州华虹智能科技开发有限公司福州华虹智能科技开发有限公司 （KDZ1114 便携式 便携式便携式便携式便携式便携式便携式便携式矿井矿井矿井矿井矿井矿井矿井矿井 地质探测仪地质探测仪地质探测仪地质探测仪，，，，地质探测仪地质探测仪地质探测仪地质探测仪，，，，高分辨率矿井地质探测仪高分辨率矿井地质探测仪高分辨率矿井地质探测仪高分辨率矿井地质探测仪） （（（（1））））北京纽利德北京纽利德北京纽利德北京纽利德科技有限公司科技有限公司科技有限公司科技有限公司（（（（KDZ1114-3便携式矿井地质探测仪便携式矿井地质探测仪便携式矿井地质探测仪便携式矿井地质探测仪 ）））） （（（（2）））） 北京路达伟业科技有限公司北京路达伟业科技有限公司北京路达伟业科技有限公司北京路达伟业科技有限公司（（（（KDZ1114-6A30矿井地质探测仪矿井地质探测仪矿井地质探测仪矿井地质探测仪 ）））） （（（（3））））西化仪西化仪西化仪西化仪北京北京北京北京科技有限公司科技有限公司科技有限公司科技有限公司（（（（m327695矿井地质探测仪矿井地质探测仪矿井地质探测仪矿井地质探测仪）））） 2、、、、中国煤炭科工集团西安研究院中国煤炭科工集团西安研究院中国煤炭科工集团西安研究院中国煤炭科工集团西安研究院（（（（电磁法矿井电磁法矿井电磁法矿井电磁法矿井地质构造 地质构造地质构造地质构造超超超超 前前前前探测仪探测仪探测仪探测仪，，，，瑞利波井下地质构造超前探测仪瑞利波井下地质构造超前探测仪瑞利波井下地质构造超前探测仪瑞利波井下地质构造超前探测仪，，，，矿井音频电穿透矿井音频电穿透矿井音频电穿透矿井音频电穿透 仪仪仪仪 ，槽波地震仪） 西安博深西安博深西安博深西安博深西安博深西安博深西安博深西安博深矿用设备发展技术有限公司矿用设备发展技术有限公司矿用设备发展技术有限公司矿用设备发展技术有限公司矿用设备发展技术有限公司矿用设备发展技术有限公司矿用设备发展技术有限公司矿用设备发展技术有限公司 （（（（（（（（YTD400AYTD400A矿井全方位探测矿井全方位探测矿井全方位探测矿井全方位探测矿井全方位探测矿井全方位探测矿井全方位探测矿井全方位探测 仪仪仪仪（（（（类似音频电透和直流电法仪类似音频电透和直流电法仪类似音频电透和直流电法仪类似音频电透和直流电法仪））））））））仪仪仪仪（（（（类似音频电透和直流电法仪类似音频电透和直流电法仪类似音频电透和直流电法仪类似音频电透和直流电法仪）））））））） 3、、、、中国煤炭科工集团重庆研究院中国煤炭科工集团重庆研究院中国煤炭科工集团重庆研究院中国煤炭科工集团重庆研究院（（（（DTC-150防爆地质超前 防爆地质超前防爆地质超前防爆地质超前 探测仪探测仪探测仪探测仪，，，，矿井地质雷达探测仪矿井地质雷达探测仪矿井地质雷达探测仪矿井地质雷达探测仪，，，，坑透仪等坑透仪等坑透仪等坑透仪等）））） 4、、、、安徽惠洲安徽惠洲安徽惠洲安徽惠洲地下灾害研究设计院地下灾害研究设计院地下灾害研究设计院地下灾害研究设计院（（（（（（（（矿井巷道超前探测仪矿井巷道超前探测仪矿井巷道超前探测仪矿井巷道超前探测仪矿井巷道超前探测仪矿井巷道超前探测仪矿井巷道超前探测仪矿井巷道超前探测仪）））））））） 5 5、、、、、、、、福州华虹智能科技开发有限公司福州华虹智能科技开发有限公司福州华虹智能科技开发有限公司福州华虹智能科技开发有限公司（ （（（矿井瞬变电磁仪器矿井瞬变电磁仪器矿井瞬变电磁仪器矿井瞬变电磁仪器））））矿井瞬变电磁仪器矿井瞬变电磁仪器矿井瞬变电磁仪器矿井瞬变电磁仪器）））） 6 6、、、、其他仪器其他仪器其他仪器其他仪器、、、、其他仪器其他仪器其他仪器其他仪器 矿井物探仪器 煤炭科学研究总院西安研究院 DZ-II型矿井直流电法仪 煤炭科学研究总院西安研究院 矿井瑞利波仪 矿井地质探测仪器矿井地质探测仪器矿井地质探测仪器矿井地质探测仪器矿井地质探测仪器矿井地质探测仪器矿井地质探测仪器矿井地质探测仪器 福州华虹 矿井地质探测仪器矿井地质探测仪器矿井地质探测仪器矿井地质探测仪器矿井地质探测仪器矿井地质探测仪器矿井地质探测仪器矿井地质探测仪器 矿井地质探测仪器矿井地质探测仪器矿井地质探测仪器矿井地质探测仪器矿井地质探测仪器矿井地质探测仪器矿井地质探测仪器矿井地质探测仪器 （（（（（（（（2 2 2 2 2 2 2 2））））））））矿井地震法矿井地震法矿井地震法矿井地震法 包括包括包括包括包括包括包括包括 矿井矿井矿井矿井矿井矿井矿井矿井二维反射法二维反射法二维反射法二维反射法二维反射法二维反射法二维反射法二维反射法 地震槽波法地震槽波法地震槽波法地震槽波法地震槽波法地震槽波法地震槽波法地震槽波法 地震透视法地震透视法地震透视法地震透视法地震透视法地震透视法地震透视法地震透视法 纵波速度法纵波速度法纵波速度法纵波速度法纵波速度法纵波速度法纵波速度法纵波速度法 横向层波法横向层波法横向层波法横向层波法横向层波法横向层波法横向层波法横向层波法 折射地震法折射地震法折射地震法折射地震法折射地震法折射地震法折射地震法折射地震法 高频地震法高频地震法高频地震法高频地震法高频地震法高频地震法高频地震法高频地震法 瑞利波法瑞利波法瑞利波法瑞利波法瑞利波法瑞利波法瑞利波法瑞利波法 井巷地震超前探测法井巷地震超前探测法井巷地震超前探测法井巷地震超前探测法（（（（简称简称简称简称井巷地震超前探测法井巷地震超前探测法井巷地震超前探测法井巷地震超前探测法（（（（简称简称简称简称TSPTSP或或或或或或或或MSPMSP））））））））等等等等等等等等 应用实例应用实例应用实例应用实例应用实例应用实例应用实例应用实例11））））瞬态瑞利波法瞬态瑞利波法瞬态瑞利波法瞬态瑞利波法））））瞬态瑞利波法瞬态瑞利波法瞬态瑞利波法瞬态瑞利波法探测老窑探测老窑探测老窑探测老窑探测老窑探测老窑探测老窑探测老窑 图图图图1 瞬态瑞利波探测煤矿采空区特征示意图瞬态瑞利波探测煤矿采空区特征示意图瞬态瑞利波探测煤矿采空区特征示意图瞬态瑞利波探测煤矿采空区特征示意图 掘 进 巷 道 积水老窑 21m 掘进平面图 2 2））））采煤工作面地震采煤工作面地震采煤工作面地震采煤工作面地震））））采煤工作面地震采煤工作面地震采煤工作面地震采煤工作面地震CTCT成像成像成像成像成像成像成像成像探测陷落柱探测陷落柱探测陷落柱探测陷落柱探测陷落柱探测陷落柱探测陷落柱探测陷落柱 2600 2700 2800 2900 3000 3100 3200 3300 巷道 巷道 已验证陷 落柱边界 speed 采煤工作面矿井地震采煤工作面矿井地震采煤工作面矿井地震采煤工作面矿井地震CT成像平面图成像平面图成像平面图成像平面图 与陷落柱地质异常与陷落柱地质异常与陷落柱地质异常与陷落柱地质异常与陷落柱地质异常与陷落柱地质异常与陷落柱地质异常与陷落柱地质异常 体基本吻合体基本吻合体基本吻合体基本吻合体基本吻合体基本吻合体基本吻合体基本吻合已已已已已已已已 得到验证得到验证得到验证得到验证得到验证得到验证得到验证得到验证 3 3））））矿井二维地震与井下直流电法矿井二维地震与井下直流电法矿井二维地震与井下直流电法矿井二维地震与井下直流电法））））矿井二维地震与井下直流电法矿井二维地震与井下直流电法矿井二维地震与井下直流电法矿井二维地震与井下直流电法 探测下组煤采空巷道探测下组煤采空巷道探测下组煤采空巷道探测下组煤采空巷道探测下组煤采空巷道探测下组煤采空巷道探测下组煤采空巷道探测下组煤采空巷道 2号异常 H /m a 580584588592596600 -15 -10 -5 -15 -10 -5 H / m /m 11号异常 b 打钻验证在底板下打钻验证在底板下打钻验证在底板下打钻验证在底板下打钻验证在底板下打钻验证在底板下打钻验证在底板下打钻验证在底板下7.3m7.3m见到采空见到采空见到采空见到采空（（（（冒落冒落冒落冒落））））巷道巷道巷道巷道见到采空见到采空见到采空见到采空（（（（冒落冒落冒落冒落））））巷道巷道巷道巷道 4）MSP超前探测断层构造 EFFECT ON SIGNAL POLARITY DUE TO ROCK CHANGE V V 1 1 5000 m/s 5000 m/s ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ 1 1 2.6 g/cm 2.6 g/cm 3 3 V V 2 2 4000 m/s 4000 m/s ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ 2 2 2.5 g/cm 2.5 g/cm 3 3 R1R1 R2R2 V V 3 3 5000 m/s 5000 m/s ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ 3 3 2.6 g/cm 2.6 g/cm 3 3 RCVRCV 23 t t R1R1 t t R2R2 traveltime mstraveltime ms 0 0 t t D D offset moffset m 1 1 2 2 3 3 re fle c te dre fle c te d 1 directdirect 煤科总院西安院煤科总院西安院煤科总院西安院煤科总院西安院 煤科总院西安院煤科总院西安院煤科总院西安院煤科总院西安院 （（（（（（（（3 3 3 3 3 3 3 3））））））））矿井电磁法矿井电磁法矿井电磁法矿井电磁法矿井电磁法矿井电磁法矿井电磁法矿井电磁法 包括包括包括包括包括包括包括包括 直流直流直流直流（（（（顶板顶板顶板顶板、、、、底板电测深法底板电测深法底板电测深法底板电测深法））））直流直流直流直流（（（（顶板顶板顶板顶板、、、、底板电测深法底板电测深法底板电测深法底板电测深法）））） 高密度电阻率法高密度电阻率法高密度电阻率法高密度电阻率法高密度电阻率法高密度电阻率法高密度电阻率法高密度电阻率法 自动地电阻率法自动地电阻率法自动地电阻率法自动地电阻率法自动地电阻率法自动地电阻率法自动地电阻率法自动地电阻率法 矿井电剖面法矿井电剖面法矿井电剖面法矿井电剖面法矿井电剖面法矿井电剖面法矿井电剖面法矿井电剖面法 矿井电法动态检测法矿井电法动态检测法矿井电法动态检测法矿井电法动态检测法矿井电法动态检测法矿井电法动态检测法矿井电法动态检测法矿井电法动态检测法 工作面层测深法工作面层测深法工作面层测深法工作面层测深法工作面层测深法工作面层测深法工作面层测深法工作面层测深法 直流超前探测法直流超前探测法直流超前探测法直流超前探测法直流超前探测法直流超前探测法直流超前探测法直流超前探测法 音频电穿透法音频电穿透法音频电穿透法音频电穿透法音频电穿透法音频电穿透法音频电穿透法音频电穿透法 工作面层透视法工作面层透视法工作面层透视法工作面层透视法工作面层透视法工作面层透视法工作面层透视法工作面层透视法 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 无线电定位法无线电定位法无线电定位法无线电定位法无线电定位法无线电定位法无线电定位法无线电定位法 （（（（矿井矿井矿井矿井））））地质雷达法地质雷达法地质雷达法地质雷达法（（（（矿井矿井矿井矿井））））地质雷达法地质雷达法地质雷达法地质雷达法 无线电波坑道透视法无线电波坑道透视法无线电波坑道透视法无线电波坑道透视法（（（（坑透法坑透法坑透法坑透法））））无线电波坑道透视法无线电波坑道透视法无线电波坑道透视法无线电波坑道透视法（（（（坑透法坑透法坑透法坑透法））））等等等等等等等等 举例举例举例举例举例举例举例举例 1 1））））矿井直流电法矿井直流电法矿井直流电法矿井直流电法））））矿井直流电法矿井直流电法矿井直流电法矿井直流电法 探测底板探测底板探测底板探测底板探测底板探测底板探测底板探测底板潜在突水构造潜在突水构造潜在突水构造潜在突水构造潜在突水构造潜在突水构造潜在突水构造潜在突水构造 直流电法探测工作面底板直流电法探测工作面底板直流电法探测工作面底板直流电法探测工作面底板潜在突水构造潜在突水构造潜在突水构造潜在突水构造 7090110130150170190210230250 -30 -20 -10 -30 -20 -10 L8灰 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 九里山矿12031工作面井下直流电法剖面图（运输巷） 低 阻 富 水 区 低 阻 富 水 区 低 阻 富 水 区 九里山矿12031工作面井下直流电法剖面图（回风巷） 深 度 m 456789101112 -30 -20 -10 -30 -20 -10 低 阻 富 水 区 低 富 水 区 富 水 区 深 度 m 阻 低 阻 L8灰 90 110 130 150 170 190 210 230 250 最大突水量47方/分 巷道底板巷道底板巷道底板巷道底板巷道底板巷道底板巷道底板巷道底板含水层富水性含水层富水性含水层富水性含水层富水性含水层富水性含水层富水性含水层富水性含水层富水性 多层多层多层多层多层多层多层多层探测探测探测探测探测探测探测探测断面图断面图断面图断面图断面图断面图断面图断面图 92393594795997198399510071019103110431055106710791091 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 777879 808182 838485 868788 899091 肥城桃阳矿77-91号视电阻率低阻异常剖面图 四灰含水层 五灰含水层 2 2））））直流电法超前探测直流电法超前探测直流电法超前探测直流电法超前探测））））直流电法超前探测直流电法超前探测直流电法超前探测直流电法超前探测 积水老空区积水老空区积水老空区积水老空区积水老空区积水老空区积水老空区积水老空区 巷道 0481216202428323640444852566064687276808488 老窑透水淹井 9000m3 /h 掘进迎头位置 拟断面示意图 综合曲线示意图 102030405060708090 -80 -40 0 40 80 3级低阻异常临界值 -55 -45 -35 -25 -15 -5 5 15 25 35 45 色标 /m 无 量 纲 矿井直流电法超前探测拟断面图矿井直流电法超前探测拟断面图矿井直流电法超前探测拟断面图矿井直流电法超前探测拟断面图（（（（上上上上））））及综合异常曲线图及综合异常曲线图及综合异常曲线图及综合异常曲线图（（（（下下下下）））） 当掘进至一号异常当掘进至一号异常当掘进至一号异常当掘进至一号异常当掘进至一号异常当掘进至一号异常当掘进至一号异常当掘进至一号异常43.3m43.3m处发生老窑透水处发生老窑透水处发生老窑透水处发生老窑透水，，，，峰值突水量约峰值突水量约峰值突水量约峰值突水量约处发生老窑透水处发生老窑透水处发生老窑透水处发生老窑透水，，，，峰值突水量约峰值突水量约峰值突水量约峰值突水量约 9000m9000m 3 3 /h/h，，，，短时间内淹工作面短时间内淹工作面短时间内淹工作面短时间内淹工作面，，，，短时间内淹工作面短时间内淹工作面短时间内淹工作面短时间内淹工作面 实见小窑巷道关系 20101回风巷 迎头位置797.8m 20101回风巷掘进方向 碟子沟大巷顺煤层底板掘进 掘进头断面图 小窑巷道 A A、、、、直流电法超前探测技术直流电法超前探测技术直流电法超前探测技术直流电法超前探测技术、、、、直流电法超前探测技术直流电法超前探测技术直流电法超前探测技术直流电法超前探测技术 积水老窑积水老窑积水老窑积水老窑积水老窑积水老窑积水老窑积水老窑 王家岭碟子沟王家岭碟子沟王家岭碟子沟王家岭碟子沟王家岭碟子沟王家岭碟子沟王家岭碟子沟王家岭碟子沟2010120101工作面回风巷工作面回风巷工作面回风巷工作面回风巷、、、、小煤窑巷道小煤窑巷道小煤窑巷道小煤窑巷道工作面回风巷工作面回风巷工作面回风巷工作面回风巷、、、、小煤窑巷道小煤窑巷道小煤窑巷道小煤窑巷道2010.32010.3 碟子沟大巷顺煤层底板掘进碟子沟大巷顺煤层底板掘进碟子沟大巷顺煤层底板掘进碟子沟大巷顺煤层底板掘进，，，，碟子沟大巷顺煤层底板掘进碟子沟大巷顺煤层底板掘进碟子沟大巷顺煤层底板掘进碟子沟大巷顺煤层底板掘进，，，，煤厚煤厚煤厚煤厚煤厚煤厚煤厚煤厚7m7m左右左右左右左右左右左右左右左右，，，，，，，， 小煤窑巷道顺煤层顶板掘进小煤窑巷道顺煤层顶板掘进小煤窑巷道顺煤层顶板掘进小煤窑巷道顺煤层顶板掘进，，，，小窑宽小窑宽小窑宽小窑宽小煤窑巷道顺煤层顶板掘进小煤窑巷道顺煤层顶板掘进小煤窑巷道顺煤层顶板掘进小煤窑巷道顺煤层顶板掘进，，，，小窑宽小窑宽小窑宽小窑宽2.2m2.2m，，，，，，，，高高高高高高高高2.4m2.4m，，，，，，，， 101101回风巷宽回风巷宽回风巷宽回风巷宽回风巷宽回风巷宽回风巷宽回风巷宽5.6m5.6m，，，，，，，，高高高高高高高高3.7m3.7m，，，，出水点位置位于迎头出水点位置位于迎头出水点位置位于迎头出水点位置位于迎头，，，，出水点位置位于迎头出水点位置位于迎头出水点位置位于迎头出水点位置位于迎头797.8m797.8m B B、、、、王家岭碟子沟王家岭碟子沟王家岭碟子沟王家岭碟子沟、、、、王家岭碟子沟王家岭碟子沟王家岭碟子沟王家岭碟子沟2010120101工作面回风巷工作面回风巷工作面回风巷工作面回风巷工作面回风巷工作面回风巷工作面回风巷工作面回风巷 超前探测异常图超前探测异常图超前探测异常图超前探测异常图超前探测异常图超前探测异常图超前探测异常图超前探测异常图 碟子沟20101工作面回风巷瑞雷波超前探测成果图 探 测 距 离（m） 探测方向 西 探测起点 20101工作面回风巷口往西780m -28-24-20-16-12-8-404812162024283236404448525660646872768084889296100 10年3月24日探测起点 碟子沟20101工作面回风巷井下电法超前探测视电阻率异常剖面图 比 比 比 1 500 回风巷口往西 740m 西 探测方向 4 3 2 770m 2号异常 798m 1号异常 740748756764772780788796804812820828836 20102010年年年年年年年年3 3月月月月月月月月2828日中午日中午日中午日中午日中午日中午日中午日中午1313 点点点点，，，，点点点点，，，，2 2号异常号异常号异常号异常号异常号异常号异常号异常发生老窑透发生老窑透发生老窑透发生老窑透发生老窑透发生老窑透发生老窑透发生老窑透 水水水水水水水水153153人被淹人被淹人被淹人被淹救出救出救出救出人被淹人被淹人被淹人被淹救出救出救出救出 115115人人人人，，，，还有还有还有还有人人人人，，，，还有还有还有还有3838人没救出人没救出人没救出人没救出人没救出人没救出人没救出人没救出 来来来来。。。。来来来来。。。。 征兆征兆征兆征兆征兆征兆征兆征兆水雾水雾水雾水雾、、、、潮湿潮湿潮湿潮湿、、、、挂挂挂挂水雾水雾水雾水雾、、、、潮湿潮湿潮湿潮湿、、、、挂挂挂挂 汗汗汗汗、、、、渗水等渗水等渗水等渗水等汗汗汗汗、、、、渗水等渗水等渗水等渗水等 798m798m 3 3））））地质雷达超前探测地质雷达超前探测地质雷达超前探测地质雷达超前探测））））地质雷达超前探测地质雷达超前探测地质雷达超前探测地质雷达超前探测断层构造断层构造断层构造断层构造断层构造断层构造断层构造断层构造 以介质的电性以介质的电性以介质的电性以介质的电性、、、、磁性为基础磁性为基础磁性为基础磁性为基础，，，，利用利用利用利用以介质的电性以介质的电性以介质的电性以介质的电性、、、、磁性为基础磁性为基础磁性为基础磁性为基础，，，，利用利用利用利用宽带高频时域电磁脉宽带高频时域电磁脉宽带高频时域电磁脉宽带高频时域电磁脉宽带高频时域电磁脉宽带高频时域电磁脉宽带高频时域电磁脉宽带高频时域电磁脉 冲波的反射特性冲波的反射特性冲波的反射特性冲波的反射特性冲波的反射特性冲波的反射特性冲波的反射特性冲波的反射特性来探测目标体来探测目标体来探测目标体来探测目标体；；；；来探测目标体来探测目标体来探测目标体来探测目标体；；；； 对断层对断层对断层对断层、、、、陷落柱陷落柱陷落柱陷落柱、、、、老窑等含水体有较好的探测效果老窑等含水体有较好的探测效果老窑等含水体有较好的探测效果老窑等含水体有较好的探测效果；；；；对断层对断层对断层对断层、、、、陷落柱陷落柱陷落柱陷落柱、、、、老窑等含水体有较好的探测效果老窑等含水体有较好的探测效果老窑等含水体有较好的探测效果老窑等含水体有较好的探测效果；；；； 深度较小深度较小深度较小深度较小一般在一般在一般在一般在深度较小深度较小深度较小深度较小一般在一般在一般在一般在30m40m30m40m以内效果好以内效果好以内效果好以内效果好。。。。以内效果好以内效果好以内效果好以内效果好。。。。 4 4））））无线电波坑透法无线电波坑透法无线电波坑透法无线电波坑透法））））无线电波坑透法无线电波坑透法无线电波坑透法无线电波坑透法 探测工作面内的断层探测工作面内的断层探测工作面内的断层探测工作面内的断层、、、、陷落柱等陷落柱等陷落柱等陷落柱等探测工作面内的断层探测工作面内的断层探测工作面内的断层探测工作面内的断层、、、、陷落柱等陷落柱等陷落柱等陷落柱等 110100908070 110100908070 h0.2m 异常2 异常1 h0.4m h0.7m F F F h0.21.7m 2 1 2 我国能探测工作面内落差大于我国能探测工作面内落差大于我国能探测工作面内落差大于我国能探测工作面内落差大于我国能探测工作面内落差大于我国能探测工作面内落差大于我国能探测工作面内落差大于我国能探测工作面内落差大于0.4m0.4m断层断层断层断层，，，，直径直径直径直径断层断层断层断层，，，，直径直径直径直径15m15m以上的陷以上的陷以上的陷以上的陷以上的陷以上的陷以上的陷以上的陷 落柱准确率达落柱准确率达落柱准确率达落柱准确率达落柱准确率达落柱准确率达落柱准确率达落柱准确率达100100。 坑透探测工作面内坑透探测工作面内坑透探测工作面内坑透探测工作面内坑透探测工作面内坑透探测工作面内坑透探测工作面内坑透探测工作面内陷落柱陷落柱陷落柱陷落柱陷落柱陷落柱陷落柱陷落柱 探测疏松体探测疏松体探测疏松体探测疏松体（（（（陷落柱陷落柱陷落柱陷落柱））））探测疏松体探测疏松体探测疏松体探测疏松体（（（（陷落柱陷落柱陷落柱陷落柱）））） 煤科总院西安院煤科总院西安院煤科总院西安院煤科总院西安院 工作面工作面工作面工作面工作面工作面工作面工作面 5 5））））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））））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 超前探测断层超前探测断层超前探测断层超前探测断层超前探测断层超前探测断层超前探测断层超前探测断层 矿井瞬变电磁法超前探测矿井瞬变电磁法超前探测矿井瞬变电磁法超前探测矿井瞬变电磁法超前探测矿井瞬变电磁法超前探测矿井瞬变电磁法超前探测矿井瞬变电磁法超前探测矿井瞬变电磁法超前探测 掘进巷道迎头前方低阻异常体掘进巷道迎头前方低阻异常体掘进巷道迎头前方低阻异常体掘进巷道迎头前方低阻异常体掘进巷道迎头前方低阻异常体掘进巷道迎头前方低阻异常体掘进巷道迎头前方低阻异常体掘进巷道迎头前方低阻异常体 30 40 50 60 70 80 90 100 110 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 distance/m point Anomal area 巷道 迎头 打钻验证前方打钻验证前方打钻验证前方打钻验证前方打钻验证前方打钻验证前方打钻验证前方打钻验证前方 低阻异常区为低阻异常区为低阻异常区为低阻异常区为低阻异常区为低阻异常区为低阻异常区为低阻异常区为 老窑积水区老窑积水