一种多层采空积水区的井地联合探测方法技术

本发明专利技术公开了一种多层采空积水区的井地联合探测方法，该方法为地面电法及井下电法的联合应用。具体实施步骤为：首先确定地面瞬变电磁法、井下瞬变电磁法、地面激发极化法、井下激发极化法等电法方法；其次根据探测区域的地质资料和煤层开采记录进行煤层多层采空区连通性计算；再次依据连通性计算结果，设计电法方法的组合形式；然后进行井下及地面电法测线布置和井下瞬变电磁法探测方向设计；最后进行数据采集、资料处理及综合解释。本发明专利技术可实现多层采空积水区分层识别和精确探测，减少了常用电法方法的多解性，提高了预测成果的准确性，优化了疏放水孔位置及钻探目标，提高了疏放水效果，保障了煤矿安全生产。

A joint detection method of well and ground in multi-layer goaf

【技术实现步骤摘要】
一种多层采空积水区的井地联合探测方法
本专利技术涉及一种多层采空积水区的井地联合探测方法，具体涉及地面及井下瞬变电磁法探测技术和地面及井下激发极化法探测技术；主要应用在上覆多层采空积水区探测领域的应用。
技术介绍
采空区积水是诱发我国煤矿特大突水灾害事故的主要原因之一。当煤矿从浅部向深部逐层开采后，上部煤层采空区内常成为积水区域，将对下部煤层的生产带来安全隐患。多层采空积水区的探测已经成为煤矿防治水必不可少的重要工作。目前，国内外煤矿采空积水区探测技术主要有：直流电阻率测深法、激发极化法、瞬变电磁法等。当有多层采空积水区时，目前的探测方法存在的主要技术问题有：（1）目前使用最多的方法是地面瞬变电磁法或井下瞬变电磁法，由于方法单一，成果的多解性问题严重，低阻异常区解释过多、过大，矿方验证的准确率较低；（2）当地形复杂时，地面直流电阻率测深法和电剖面法的地形校正问题难以解决，地面瞬变电磁法的地形校正也不完全，导致解释结果出现误解释和漏解释的情况；（3）当地面存在高压线等干扰时，干扰范围内采集的数据畸变，影响地面直流电阻率测深法、激发极化法、瞬变电磁法等电法方法数据的质量及解释的结果；（4）当有多层采空积水区时，地面瞬变电磁法的探测效果受最上一层采空积水区低阻屏蔽效应的影响显著，影响范围内的下层采空积水区范围难以确定；（5）当井下瞬变电磁法施工时，由于巷道内电磁环境复杂，影响探测效果；瞬变电磁法向上探测多层采空积水区时，探测效果受最下一层采空积水区低阻屏蔽效应的影响明显。r>
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种多层采空积水区的井地联合探测方法，可实现多层采空积水区的分层识别和精确探测。通过多种探测方法合理组合、科学设计及综合解释，减少了常用电法方法的多解性，提高了预测成果的准确性，优化了疏放水孔位置及钻探目标，提高了疏放水效果，保障了煤矿安全生产。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种多层采空积水区的井地联合探测方法，使用地面电法方法向下探测、井下电法方法向上探测，井下和地面的电法方法各至少选择一种，实现采空积水区的井地联合探测。所述方法具体包括以下步骤：步骤一，电法方法选择：电法方法的选择有地面瞬变电磁法、地面激发极化法、井下瞬变电磁法或井下激发极化法；步骤二，采空煤层连通性计算：根据探测区域的地质资料和煤层开采记录，计算冒落带、导水裂隙带的最大高度，分析判断采空煤层各层间的连通性。步骤三，电法方法的组合形式。根据步骤二连通性的计算结果，设计电法方法的组合形式，根据采空煤层具体数量及空间关系，井下和地面的电法方法各至少选择一种。假设采空煤层数为n，内含积水区的煤层数为m（1≤m≤n），具体组合形式为：S1：当m=1时，即仅有1个采空煤层含有积水区，井下及地面电法方法各选择1种，如井下瞬变电磁法、地面瞬变电磁法；S2：当m=n时，即各采空煤层内均含积水区，井下及地面电法方法各选择2种，如井下瞬变电磁法及井下激发极化法、地面瞬变电磁法及地面激发极化法；S3：当1＜m＜n时，即部分采空煤层内含有积水区，井下及地面电法方法可根据步骤二结果灵活选择各1~2种，如井下瞬变电磁法、地面瞬变电磁法、地面激发极化法。步骤四，测线布置：在井下采煤工作面上下顺槽、切眼及联络巷等巷道布置测线，井下瞬变电磁法及井下激发极化法测线的平面位置相同，点距相同。地面瞬变电磁法及地面激发极化法的测线位置以井下测线的地面投影为基准，向两侧按固定的线距延伸布置，点距相同。步骤五，探测方向设计：地面电法方法均为向下探测，井下电法方向均为向上探测；井下瞬变电磁法可向上多方向探测。步骤六，数据采集及资料处理：各种电法方法按照各自的采集及处理规范进行。步骤七，综合解释：利用井下物探成果、地面物探成果、煤矿水文地质资料、煤矿采掘工程资料进行综合解释。使用地面电法方法向下探测、井下电法方法向上探测，井下和地面的电法方法各至少选择一种，实现采空积水区的井地联合探测。电法方法的组合形式选取的原则是根据多层采空区连通性的计算结果，分析积水层数。地面电法点距及线距的选择原则是点距≤20m，线距≤40m；井下电法测点的点距原则上不大于地面测点的点距。井下瞬变电磁法向上探测时，探测方向（即发射框的法线方向）根据探测目标采空煤层的区域以及地面测线位置进行设计，原则是探测方向与探测目标采空煤层的交线在地面上的投影位置与地面测线重合，探测方向角由下式计算：——井下瞬变电磁法探测方向角，i为设计的方向角个数，i=0，1，2，……；y——地面测线线距；h——井下巷道测点位置与目标采空煤层的距离。本专利技术的有益效果：本专利技术可实现多层采空积水区分层识别和精确探测，减少了常用电法方法的多解性，提高了预测成果的准确性，优化了疏放水孔位置及钻探目标，提高了疏放水效果，保障了煤矿安全生产，改善或排除了煤炭开采的重大安全隐患。附图说明图1是本专利技术中探测方法示意图。图2是本专利技术中井上、下测线布置立体图。图3是本专利技术中井下瞬变电磁法探测方向设计示意图。图4是本专利技术中井下瞬变电磁α=0°的视电阻率断面图。图5中的勘探范围段是本专利技术中与图4对应的地面瞬变电磁法视电阻率断面图。图6是本专利技术中与图4对应的地面激发极化法视电阻率剖面图。图7是本专利技术中与图4对应的地面激发极化法视极化率剖面图。图中：1—地面；2—第一煤层；3—第二煤层；4—第三煤层；5—采煤工作面；6—巷道；7—切眼；8—采空积水区；9—工作面地面投影；10—测线；11—测点；12—探测方向。具体实施方式下面通过实施例来进一步说明本专利技术，但不局限于以下实施例。实施例1：煤系地层多煤层开采是国内外常见的开采情况，如图1所示为一种多层采空积水区的井地联合探测方法的探测方法示意图。图中所示地层中共含有n+1层(n为采空煤层数，1为现采煤层)煤层，当煤矿从浅部向深部逐层开采后，上部煤层采空区内常成为积水区域，假设m层采空煤层内含有积水，将对下部煤层的生产带来安全隐患。为了探明采空煤层积水区的范围，提出一种多层采空积水区的井地联合探测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，根据探测区域的地质资料和电法方法的适用性，对电法方法进行选择。电法方法的选择类型有地面瞬变电磁法、地面激发极化法、井下瞬变电磁法、井下激发极化法。其中，井下和地面的电法方法各至少选择一种，使用地面电法方法向下探测、井下电法方法向上探测，实现采空积水区的井地联合探测。本实例为在同煤集团燕子山矿山西组4号煤层8210工作面的探测实例。在本实例中，现采煤层为山4号煤层，8210工作面上覆煤层由上到下有侏罗系7号、11号、14-2号、14-3号等四层煤层采空区，均为工作面长壁采煤法。7号煤层距离11号煤层约65m，11号煤层距离14本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层采空积水区的井地联合探测方法，其特征在于：使用地面电法方法向下探测、井下电法方法向上探测，井下和地面的电法方法至少各选择一种，实现采空积水区的井地联合探测。/n

【技术特征摘要】
1.一种多层采空积水区的井地联合探测方法，其特征在于：使用地面电法方法向下探测、井下电法方法向上探测，井下和地面的电法方法至少各选择一种，实现采空积水区的井地联合探测。


2.根据权利要求1所述的多层采空积水区的井地联合探测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，电法方法选择：电法方法的选择有地面瞬变电磁法、地面激发极化法、井下瞬变电磁法或井下激发极化法；
步骤二，采空煤层连通性计算：根据探测区域的地质资料和煤层开采记录，计算冒落带、导水裂隙带的最大高度，分析判断采空煤层各层间的连通性；
步骤三，电法方法的组合形式：根据步骤二连通性的计算结果，设计电法方法的组合形式，根据采空煤层具体数量及空间关系，井下和地面的电法方法至少各选择一种：
步骤四，测线布置：在井下采煤工作面上下顺槽、切眼及联络巷布置测线，井下瞬变电磁法及井下激发极化法测线的平面位置相同，点距相同；
步骤五，探测方向设计：地面电法方法均为向下探测，井下电法方向均为向上探测；井下瞬变电磁法能向上多方向探测；
步骤六，数据采集及资料处理：各种电法方法按照各自的采集及处理规范进行；
步骤七，综合解释：利用井下物探成果、地面物探成果、煤矿水文地质资料、煤矿采掘工程资料进行综合解释。


3.根据权利要求2所述的多层采空积水区的井地联合探测方法，其特征在于：电法方法的组合形式按照以下方法选取：假设采空煤层数为n，内含积水区的煤层数为m，1≤m≤n，具体组合形式为：
S1：当m=1时，即仅有1个采空煤...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国贞，梁卫国，杨德义，王应都，杜焕，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14