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基于受力破坏建模的煤层工作面底板三维直流电法响应特征
1
作者
高卫富
邹旭
+2 位作者
牛超
肖乐乐
訾建潇
《煤田地质与勘探》
2025年第9期204-216,共13页
【目的】近年来,华北型煤田底板突水事故频发,为了有效预防底板突水事故的发生,采场底板突水异常响应特征成为防治水研究的重点。【方法】基于矿山压力理论建立采场底板应力模型,分析采场底板应力分布及破坏特征,根据底板破坏特征将工...
【目的】近年来,华北型煤田底板突水事故频发,为了有效预防底板突水事故的发生,采场底板突水异常响应特征成为防治水研究的重点。【方法】基于矿山压力理论建立采场底板应力模型,分析采场底板应力分布及破坏特征,根据底板破坏特征将工作面底板分为压缩区、膨胀区、恢复区。采用岩样应力−电阻率测试法,测试岩样加压、破坏、恢复等状态下电阻率变化规律,模拟底板压缩区、膨胀区和恢复区岩层电阻率变化,确定工作面底板三区的电阻率取值,结合现场岩层电阻率变化,建立不同采动阶段底板电阻率时空演化的三维动态地电模型。利用三维直流电法正反演程序,对已建立的底板地电模型进行正反演计算,绘制底板异常响应三维电性图,研究工作面底板异常响应,总结工作面推进过程中底板异常响应特征。【结果】当工作面推进20 m时,异常地电模型出现应力异常区和低阻异常区,应力异常区出现在工作面回采位置前方,主要影响浅部地层,随着地层深度增加,应力异常区消失。低阻异常区影响深部地层,对浅部地层无影响;当工作面推进30 m时,应力异常区随着推采位置向前移动;低阻异常区与应力异常区相连,低阻区范围不断增大,视电阻率值不断减小,出现明显低阻异常响应,工作面底板发生突水可能性增大;当工作面推进50 m时,工作面出现两处低阻异常区,其中一处为应力异常区,该异常区随着推进位置向前移动;低阻异常区位于采空区,范围大,视电阻率值极低,与围岩差异明显,工作面底板极有可能发生突水。【结论】工作面推进过程中出现“应力异常响应”和“低阻异常响应”特征,其中,“应力异常响应”影响范围小,随着工作面推进不断向前移动;“低阻异常响应”影响范围大,视电阻率值与围岩电阻率差异大,随着工作面推进低阻区不断扩大。矿井水防治者应当及时采取防治水措施,防止工作面底板发生突水。
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关键词
底板破坏
岩样加载实验
三维直流电法
地电模型
底板异常响应
华北型煤田
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职称材料
掘进工作面“三角锥”型直流电法超前探测正演研究
被引量：
10
2
作者
周官群
王亚飞
+6 位作者
陈兴海
岳明鑫
翟福勤
杨晓冬
吴小平
曹煜
崔颖
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第8期3015-3023,共9页
为提高煤矿井下巷道超前探测水害和构造异常的准确性,利用超前探水的3个钻孔,并将这3个钻孔设计为互成28°的“三角锥”型,利用“三角锥”型观测系统的孔中三维直流电法进行超前探测突水灾害工作。在均质全空间和层状模型条件下设...
为提高煤矿井下巷道超前探测水害和构造异常的准确性,利用超前探水的3个钻孔,并将这3个钻孔设计为互成28°的“三角锥”型,利用“三角锥”型观测系统的孔中三维直流电法进行超前探测突水灾害工作。在均质全空间和层状模型条件下设计体状低阻异常和板状低阻异常正演模型,并与传统直流电法超前探测对低阻异常响应特征进行比较。结果可见:①传统直流电法超前探观测系统在均质模型下,对体状低阻异常和板状低阻异常的响应基本相当;但在层状模型中“三角锥”型观测系统对体状异常的响应比传统超前探测系统大几十倍;而“三角锥”型观测系统对板状异常的响应是体状异常响应的数倍;②“三角锥”型观测系统对异常的响应比传统超前探观测系统更强,且对低阻模型产生的响应是传统超前探观测系统的数十倍甚至百倍,更有利于异常信号的获取;③由于电极布置在孔中,“三角锥”型观测系统极大地减小了巷道内各种人文因素对信号的干扰,规避了传统直流电法超前探测存在的问题,是超前探测一个新的解决方案,对均质模型下的简单地质异常体通过弧线交汇法可进行定位,而复杂模型的空间精确定位还有待电阻率三维反演解决。
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关键词
三维直流电法
超前探测
“三角锥”型观测系统
正演模拟
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职称材料
利用极化率参数监测煤矿滞后突水的可行性
被引量：
1
3
作者
刘志新
薛国强
张小楷
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第8期3186-3197,共12页
煤矿工作面底板下方隐伏断层、陷落柱等小尺度地质构造不仅难以识别,而且在采动影响下,还将进一步发育,形成潜在的隐伏导水通道,容易发生滞后突水.本文提出通过实时监测极化率参数的变化实现对由小规模地质构造引起的煤矿滞后突水预警....
煤矿工作面底板下方隐伏断层、陷落柱等小尺度地质构造不仅难以识别,而且在采动影响下,还将进一步发育,形成潜在的隐伏导水通道,容易发生滞后突水.本文提出通过实时监测极化率参数的变化实现对由小规模地质构造引起的煤矿滞后突水预警.采用三维激发极化法装置形式,利用理论分析、数值模拟和物理模型实验相结合的方法,发现采空区底板下陷落柱构造突水过程中极化率参数变化规律.随着水位上升,异常区极化率逐渐增大,异常位置更加明显,可根据极化率参数的极大值点的位置,通过交汇作图方法确定构造异常体中心的平面位置,可根据极化率参数值大小变化监测其水位变化.结果表明通过对极化率参数的监测,对隐伏构造突水过程进行及时预警具有可行性.
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关键词
小规模地质构造
极化率
滞后突水
三维直流电法
动态监测
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职称材料
题名
基于受力破坏建模的煤层工作面底板三维直流电法响应特征
1
作者
高卫富
邹旭
牛超
肖乐乐
訾建潇
机构
山东科技大学能源与矿业工程学院
出处
《煤田地质与勘探》
2025年第9期204-216,共13页
基金
国家自然科学基金项目(41807283)
泰安市科技创新发展项目(2022GX080)。
文摘
【目的】近年来,华北型煤田底板突水事故频发,为了有效预防底板突水事故的发生,采场底板突水异常响应特征成为防治水研究的重点。【方法】基于矿山压力理论建立采场底板应力模型,分析采场底板应力分布及破坏特征,根据底板破坏特征将工作面底板分为压缩区、膨胀区、恢复区。采用岩样应力−电阻率测试法,测试岩样加压、破坏、恢复等状态下电阻率变化规律,模拟底板压缩区、膨胀区和恢复区岩层电阻率变化,确定工作面底板三区的电阻率取值,结合现场岩层电阻率变化,建立不同采动阶段底板电阻率时空演化的三维动态地电模型。利用三维直流电法正反演程序,对已建立的底板地电模型进行正反演计算,绘制底板异常响应三维电性图,研究工作面底板异常响应,总结工作面推进过程中底板异常响应特征。【结果】当工作面推进20 m时,异常地电模型出现应力异常区和低阻异常区,应力异常区出现在工作面回采位置前方,主要影响浅部地层,随着地层深度增加,应力异常区消失。低阻异常区影响深部地层,对浅部地层无影响;当工作面推进30 m时,应力异常区随着推采位置向前移动;低阻异常区与应力异常区相连,低阻区范围不断增大,视电阻率值不断减小,出现明显低阻异常响应,工作面底板发生突水可能性增大;当工作面推进50 m时,工作面出现两处低阻异常区,其中一处为应力异常区,该异常区随着推进位置向前移动;低阻异常区位于采空区,范围大,视电阻率值极低,与围岩差异明显,工作面底板极有可能发生突水。【结论】工作面推进过程中出现“应力异常响应”和“低阻异常响应”特征,其中,“应力异常响应”影响范围小,随着工作面推进不断向前移动;“低阻异常响应”影响范围大,视电阻率值与围岩电阻率差异大,随着工作面推进低阻区不断扩大。矿井水防治者应当及时采取防治水措施,防止工作面底板发生突水。
关键词
底板破坏
岩样加载实验
三维直流电法
地电模型
底板异常响应
华北型煤田
Keywords
floor failure
rock sample loading experiment
3D direct current electric method
geoelectric model
anomalous response of floor
North China-type coalfield
分类号
P631 [天文地球]
TD82 [天文地球—地质矿产勘探]
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职称材料
题名
掘进工作面“三角锥”型直流电法超前探测正演研究
被引量：
10
2
作者
周官群
王亚飞
陈兴海
岳明鑫
翟福勤
杨晓冬
吴小平
曹煜
崔颖
机构
合肥工业大学资源与环境工程学院
中国科学技术大学地球和空间科学学院
安徽惠洲地质安全研究院股份有限公司
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第8期3015-3023,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(U2039206,41874084)
安徽省自然科学基金资助项目(2008085QD176)。
文摘
为提高煤矿井下巷道超前探测水害和构造异常的准确性,利用超前探水的3个钻孔,并将这3个钻孔设计为互成28°的“三角锥”型,利用“三角锥”型观测系统的孔中三维直流电法进行超前探测突水灾害工作。在均质全空间和层状模型条件下设计体状低阻异常和板状低阻异常正演模型,并与传统直流电法超前探测对低阻异常响应特征进行比较。结果可见:①传统直流电法超前探观测系统在均质模型下,对体状低阻异常和板状低阻异常的响应基本相当;但在层状模型中“三角锥”型观测系统对体状异常的响应比传统超前探测系统大几十倍;而“三角锥”型观测系统对板状异常的响应是体状异常响应的数倍;②“三角锥”型观测系统对异常的响应比传统超前探观测系统更强,且对低阻模型产生的响应是传统超前探观测系统的数十倍甚至百倍,更有利于异常信号的获取;③由于电极布置在孔中,“三角锥”型观测系统极大地减小了巷道内各种人文因素对信号的干扰,规避了传统直流电法超前探测存在的问题,是超前探测一个新的解决方案,对均质模型下的简单地质异常体通过弧线交汇法可进行定位,而复杂模型的空间精确定位还有待电阻率三维反演解决。
关键词
三维直流电法
超前探测
“三角锥”型观测系统
正演模拟
Keywords
3-D direct current method
advanced detection
“triangular cone”observation system
forward modeling
分类号
P631.3 [天文地球—地质矿产勘探]
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职称材料
题名
利用极化率参数监测煤矿滞后突水的可行性
被引量：
1
3
作者
刘志新
薛国强
张小楷
机构
中国矿业大学资源与地球科学学院
中国科学院地质与地球物理研究所
中国科学院大学地球与行星科学学院
贵州省地矿局第二工程勘察院
出处
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第8期3186-3197,共12页
基金
国家自然科学基金项目(41974128,42030106)
自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室开放课题(KF2020-3)联合资助.
文摘
煤矿工作面底板下方隐伏断层、陷落柱等小尺度地质构造不仅难以识别,而且在采动影响下,还将进一步发育,形成潜在的隐伏导水通道,容易发生滞后突水.本文提出通过实时监测极化率参数的变化实现对由小规模地质构造引起的煤矿滞后突水预警.采用三维激发极化法装置形式,利用理论分析、数值模拟和物理模型实验相结合的方法,发现采空区底板下陷落柱构造突水过程中极化率参数变化规律.随着水位上升,异常区极化率逐渐增大,异常位置更加明显,可根据极化率参数的极大值点的位置,通过交汇作图方法确定构造异常体中心的平面位置,可根据极化率参数值大小变化监测其水位变化.结果表明通过对极化率参数的监测,对隐伏构造突水过程进行及时预警具有可行性.
关键词
小规模地质构造
极化率
滞后突水
三维直流电法
动态监测
Keywords
Small-scale geological structure
Polarizability
Lagging water inrush
Three-dimensional direct current method
Dynamic monitoring
分类号
P631 [天文地球—地质矿产勘探]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于受力破坏建模的煤层工作面底板三维直流电法响应特征
高卫富
邹旭
牛超
肖乐乐
訾建潇
《煤田地质与勘探》
2025
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职称材料
2
掘进工作面“三角锥”型直流电法超前探测正演研究
周官群
王亚飞
陈兴海
岳明鑫
翟福勤
杨晓冬
吴小平
曹煜
崔颖
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
10
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
利用极化率参数监测煤矿滞后突水的可行性
刘志新
薛国强
张小楷
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
1
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