底板巖溶水害是華北型煤田較為普遍存在的問題,因其具有隱蔽性、突發(fā)性的特點(diǎn),防治水工作面臨巨大的問題和挑戰(zhàn),因此,底板突水監(jiān)測預(yù)警已成為煤礦安全生產(chǎn)過程中的必要措施。底板水害的形成和發(fā)生都有一個從孕育、發(fā)展到發(fā)生的演變過程,在此過程的不同階段,底板裂隙、巖層視電阻率等均會釋放出對應(yīng)的突水征兆,及時、準(zhǔn)確、有效地采集這些信息,根據(jù)這些信息判別突水過程中的具體水文地質(zhì)特征,為建立突水監(jiān)測系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)突水三要素,在葛泉煤礦東井11916工作面,利用井–地–孔微震監(jiān)測技術(shù)和視電阻率監(jiān)測技術(shù)構(gòu)建了底板突水綜合監(jiān)測系統(tǒng),對引起突水的導(dǎo)水通道和水源2個要素進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果表明:正常情況下,11916工作面回采過程中底板破壞深度為20～25 m,但是在2019年9月14日工作面推進(jìn)到中間巷道時,運(yùn)料巷和中間巷來自頂板的壓力對底板破壞的疊加作用,以及附近的陷落柱原有破裂,致使該位置底板破壞深度加大,達(dá)到30～35m,底板本溪灰?guī)r水通過導(dǎo)水通道進(jìn)入運(yùn)料巷,底板出水2m3/h,從視電阻率監(jiān)測結(jié)果中不難發(fā)現(xiàn)1個低阻異常體從底板下逐步向上發(fā)育的過程。利用井–地–孔微震監(jiān)測技術(shù)和視電阻率監(jiān)測技術(shù)構(gòu)建的... 

【文章來源】：煤田地質(zhì)與勘探. 2020,48(04)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

“井–地–孔”微震監(jiān)測定位原理

回采工作面視電阻率監(jiān)測系統(tǒng)是專門用于監(jiān)測煤礦頂?shù)装辶严稁欠衽c含水層導(dǎo)通的儀器。工作原理如圖2所示，在工作面2側(cè)巷道頂板或者底板布置電極，一側(cè)發(fā)射人工激發(fā)的電場，另一側(cè)接收，2側(cè)巷道全部接收和發(fā)射完成后，利用擬高斯–牛頓法對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行全空間三維視電阻率反演，反演數(shù)據(jù)體為頂?shù)装鍘r層中每個5 m×5 m×5 m網(wǎng)格的視電阻率值，利用多次監(jiān)測結(jié)果，分析頂?shù)装逡曤娮杪实漠惓Ｗ兓�，并且對破壞裂隙的�?dǎo)水性進(jìn)行判識，實(shí)現(xiàn)工作面水害風(fēng)險(xiǎn)的動態(tài)評估和預(yù)警�；夭晒ぷ髅嬉曤娮杪时O(jiān)測系統(tǒng)由地面服務(wù)器、通信分站、監(jiān)測分站、數(shù)據(jù)傳輸電纜、電極、配套的數(shù)據(jù)采集與處理軟件等組成[39]。

冀中能源股份有限公司葛泉礦東井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為90萬t/a，可采煤層為9號煤(底板標(biāo)高為–128 m)，工作面布置采用走向長壁以及傾向長壁方式，綜合機(jī)械化開采，11916工作面設(shè)計(jì)走向長度約1 080 m，傾向?qū)挾燃s70 m，煤層呈單斜構(gòu)造，傾角7°～21°，平均厚度5.5 m，兩巷高差約20 m,11916運(yùn)料巷西北側(cè)是11915工作面采空區(qū)，如圖3所示，工作面底板至本溪灰?guī)r間距平均約20.3 m(圖4)。隔水層巖層結(jié)構(gòu)以鋁土質(zhì)粉砂巖、中細(xì)粒砂巖、粉砂巖為主，阻水性能中等。工作面底板至奧陶系灰?guī)r含水層的隔水巖層厚度為36.0～43.6 m，平均41.1 m。隔水層巖性組合以粉砂巖、細(xì)砂巖、中細(xì)砂巖、灰?guī)r和鋁土質(zhì)粉砂巖為主，其中，粉砂巖、細(xì)砂巖占總厚度的47.5%左右；可塑性比較強(qiáng)的鋁土質(zhì)軟巖類厚度占總厚度的32.7%左右，本溪灰?guī)r厚度約占總厚度的19.8%。這種軟硬相間且具有一定厚度的隔水層結(jié)構(gòu)在未受構(gòu)造破壞的情況下，具有較好的阻水性能。賦水性中等、厚度較薄的本溪組巖溶裂隙含水層(簡稱“本灰”)以及賦水性好、巨厚層狀奧陶系巖溶裂隙含水層(簡稱“奧灰”)是工作面的主要含水層，其中奧灰?guī)r溶水是礦井主要水害防治對象。9號煤底板隔水層將承受1.71～2.21 MPa的奧灰水壓，計(jì)算得出該工作面突水系數(shù)為0.047～0.061 MPa/m，工作面存在底板巖溶突水威脅。圖4 9號煤層底板水文地質(zhì)綜合柱狀示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3225212