1、第五章 矿井地质勘探,本章主要内容 一、矿井地质勘探种类二、矿井地质勘探的技术手段,第五章 矿井地质勘探,一、矿井地质勘探种类1、建井地质勘探2、矿井补充勘探3、矿井生产勘探,第五章 矿井地质勘探,二、矿井地质勘探的技术手段1、钻探2、巷探3、物探,第五章 矿井地质勘探,授课内容概念目的主要任务特点,第五章 矿井地质勘探,授课内容 概念：矿井地质勘探是继煤田普查与勘探之后，在矿井建设和生产过程中所进行的地质勘探工作。 目的：获得可靠的地质资料，查明影响采掘生产的地质条件，提高储量级别，增加可采储量，以满足矿井各种设计的需要，保证生产正常接续和安全生产。,第五章 矿井地质勘探,授课内容 主要任务
2、：（1）在新井开凿之前，为了满足井筒、井底车场、硐室和主要运输大巷设计与施工的需要，查明井巷所在位置的岩层、煤层、构造、水文地质及工程地质情况（2）在新水平或新开拓区设计之前，为了满足开拓设计的需要，查明设计区内的地质构造、煤层赋存状况、其它地质和水文地质问题，以提高勘探程度和储量级（3）在矿井开采的整个过程中，为了解决采区准备、巷道掘进和工作面回采中经常出现的局部性地质问题。此外，残采区找煤和某些专门工程钻孔和施工，也由矿井地质部门组织实施。,第五章 矿井地质勘探,授课内容 特点：矿井地质勘探与资源勘探相比：（1）矿井地质勘探具有继承性和补充性的特点。矿井地质勘探是在资源勘探的基础上进行的，
3、因此，在勘探工程布置系统、勘探密度等重大勘探方案的选择方面，原则上应与资源勘探尽量保持一致，重点放在补充以前工作的不足，其中包括为防止资金积压，有意留在以后进行的勘探工程。,第五章 矿井地质勘探,授课内容 特点：矿井地质勘探与资源勘探相比（2）矿井地质勘探在时间安排上，必须考虑生产接续计划和采掘工程设计与施工的需要。过早进行矿井地质勘探，就会造成资金的积压；过晚进行矿井地质勘探，又会导致生产接续不上和采掘失调。因此，要通过总结经验和必要的推算，确定合理的勘探时间。（3）矿井地质勘探具有针对性和局部性的特点。矿井地质勘探多是针对某一专门问题而布置的，任务比较单纯，地区比较局限，一般不要求提交完整
4、的地质勘探报告。,第五章 矿井地质勘探,授课内容 特点：矿井地质勘探与资源勘探相比（4）矿井地质勘探具有一系列的优越条件。在进行勘探设计时，有资源勘探和丰富的井巷资料作依据；在布置勘探工程时，有条件采用井下钻探、巷探和井下物探手段，并把井上、井下布置结合起来。（5）矿井地质勘探经费来源渠道与资源勘探不同。前者来自生产费用，从每吨煤中抽提；后者来源于勘探事业费。,第五章 矿井地质勘探,第一节 矿井地质勘探种类矿井地质勘探是区别于资源勘探的一个总称。根据它所担负的任务不同，可进一步划分为建井地质勘探矿井补充勘探生产地质勘探,三类,第一节 矿井地质勘探种类,矿井地质规程中提到的专门工程勘探：为煤矿生
5、产建设服务的特殊技术钻孔的施工。例如，配合特殊凿井布置的冻结孔，为煤矿安全部署的注浆灭火孔、瓦斯抽放孔、泄水孔和放顶孔等，以及为安放电缆布置的工程孔等，它们不属于地质勘探范围。但是，应该注意利用这些钻孔所揭露的地质资料，做到一孔多用。,第一节 矿井地质勘探种类,一、建井地质勘探在新井开凿之前，为了正确掌握井筒剖面，编制施工设计方案，一般要求施工井筒检查钻孔。在井底车场。硐室和运输大巷开凿之前，为了准确确定工程的层位和方向，有时需要布置层位控制钻孔。,第一节 矿井地质勘探种类,1、井筒检查钻孔（1）井筒检查钻孔的布置原则由于井筒的开拓方式、井筒的数目和间距的不同，井筒检查的布置方式也不一样。 立
6、井检查钻孔的布置原则如图7-1所示。,（1）井筒检查钻孔的布置原则,（1）井筒检查钻孔的布置原则水文地质条件简单时，一般布置在主、副井筒中心连线的中点。若受安装条件限制，可以稍微偏移，但其偏离范围不得超过10m水文地质条件中等时，除在两井筒中心连线的中点布置一个检查孔外，还应在其延长线上的任意一端，增加一个检查孔，该孔位置距离邻近井筒中心1025m为宜。水文地质条件复杂时，一般在井筒两侧都应有检查孔控制，其数目视具体情况而定。钻孔应尽量布置在井筒中心连线的延长线上，以便获得完整的井筒地质剖面。,1、井筒检查钻孔,（1）井筒检查钻孔的布置原则 独立井筒或两个井筒间距超过50m时，检查孔布置在井筒
7、圆周围，距井筒中心距离以1025m为宜。除检查岩溶或特殊施工需要外，检查孔不得布置在井筒圆周以内和井底车场上方。在终孔深度以内，最大偏斜位置距离井壁不得小于5m，以免日后井巷淋水。但当采用钻井法施工时，检查孔应布置在距井筒中心1m范围以内。,1、井筒检查钻孔,（1）井筒检查钻孔的布置原则 检查孔的终孔深度应达到井筒落底标高以下，在可能情况下，应打到未来延深水平。在设计井筒周围25m内已有施工钻孔，或已掌握地质及水文地质情况，能提出满足施工要求的预想地质剖面图时，可以不打检查钻孔。,1、井筒检查钻孔,（1）井筒检查钻孔的布置原则 斜井检查钻孔的布置原则如图7-2所示。,（1）井筒检查钻孔的布置原
8、则, 立井检查钻孔的布置原则 斜井检查钻孔应打出一条平行井筒中心线的完整地质剖面，该剖面位置距井筒中心线以1025m为宜。 两个相互平行、间距不大于50m的斜井，检查孔应布置在它们中间的平行线上。 斜井检查孔一般不少于3个，其中第一个钻孔应布置在煤层露头附近，最后一个钻孔布置在斜井落底与平巷连接处附近。生产矿井斜井延深时，一般不少于两个检查孔。 检查孔的终孔深度，应达到该孔所在处斜井底板标高以下。,1）井筒检查钻孔的布置原则, 立井检查钻孔的布置原则除检查岩溶或特殊施工需要外，检查孔不得布置在井筒圆周以内和井底车场上方。在终孔深度以内，最大偏斜位置距离井壁不得小于5m，以免日后井巷淋水。但当采
9、用钻井法施工时，检查孔应布置在距井筒中心1m范围以内。检查孔的终孔深度应达到井筒落底标高以下，在可能情况下，应打到未来延深水平。在设计井筒周围25m内已有施工钻孔，或已掌握地质及水文质情况，能提出满足施工要求的预想地质剖面图时，可以不打检查钻孔。,1）井筒检查钻孔的布置原则, 斜井检查钻孔的布置原则如图7-2所示。,1）井筒检查钻孔的布置原则, 斜井检查钻孔的布置原则 斜井检查钻孔应打出一条平行井筒中心线的完整地质剖面，该剖面位置距井筒中心线以1025m为宜。 两个相互平行、间距不大于50m的斜井，检查孔应布置在它们中间的平行线上。 斜井检查孔一般不少于3个，其中第一个钻孔应布置在煤层露头附近
10、，最后一个钻孔布置在斜井落底与平巷连接处附近。生产矿井斜井延深时，一般不少于两个检查孔。 检查孔的终孔深度，应达到该孔所在处斜井底板标高以下。,1）井筒检查钻孔的布置原则, 平硐检查钻孔的布置原则与斜井基本相同。,1、井筒检查钻孔,（2）井筒检查钻孔的勘探要求重点应围绕水文地质工程地质,核心,（2）井筒检查钻孔的勘探要求, 井筒穿过的表土层、岩层和煤层的物理力学性质、厚度和埋藏深度，尤其要注意松散层的底砾岩、流砂层，基岩风化带，断层破碎带的深度和工程地质特征，以及煤与瓦斯突出的危险性。 井筒穿过的含水层的层数、岩性、厚度、埋藏深度、裂隙和岩溶的发育程度，以及各含水层的水量、水位、水质和地下水动
11、态。采用特殊凿井时，还应补充地下水的流向、流速和水温资料。钻孔终孔后，应及时提交井筒检查孔竣工报告书，其中包括简要文字说明和图件、附表三部分。,一、建井地质勘探,2、层位控制钻孔 原则：为了使井底车场、硐室、运输大巷布置在工程地质条件良好的岩层中，有利运输，便于与煤层联络，在地质构造复杂，煤、岩层厚度和产状变化较大，邻近勘探钻孔资料准确度较差的情况下，应布置层位控制钻孔。目的和任务：查明巷道所在水平的煤岩层的层位、分布、厚度和岩性，以及构造等地质条件，以满足井底车场、硐室和运输大巷等主要开拓工程设计与施工的需要。,一、建井地质勘探,2、层位控制钻孔 说明：层位控制钻孔一般应布置在初步设计拟定的
12、工程轴线的平行线上，不得布置在硐室或运输大巷的正上方。施工要求可参照井筒检查孔要求执行。在地质构造简单，煤、岩层厚度和产状稳定及原勘探资料可靠的情况下，可以不布置层位控制钻孔。,第一节 矿井地质勘探种类,二、矿井补充勘探 概念：在新水平或新开拓区设计之前，为了提高设计区的勘探程度和高级储量比例，在资源勘探基础上进行的具有补充性质的勘探工作，称为矿井补充勘探。矿井地质规程（试行）规定，在生产矿井内，凡属下列情况之一者，即为矿井补充勘探： 延深水平高级储量比例达不到规定要求。 矿井改、扩建工程或开拓、延深工程设计需要。 重新评定新发现或勘探程度不足的可采或局部可采煤层。,二、矿井补充勘探,1、矿井
13、补充勘探的原则：矿井补充勘探应该遵循以下几项原则：（1）矿井补充勘探时间的确定，必须满足矿井生产接续的需要。补充勘探应在上一生产水平或老开拓区产量出现递减趋势之前安排，并能满足补充勘探设计、施工和报告编制，以及新开拓区设计、新开拓工程施工所需的全部时间。,（2）补充勘探程度的要求，一般应达到延深水平开拓前的地质工作标准。矿井地质规程（试行）规定，延深水平开拓前地质工作标准如下：延深水平的基本构造形态已经查明。一、二类矿井应查明落大于20m的断层；三类矿井应基本查明影响采区划分的主要地质构造；四、五类矿井应对有开采可能的地段进行必要控制，并提出结论性意见。与水平延深主体工程有关的地质构造、层位、
14、水文地质和工程地质条件均已控制。延深水平高级储量所占百分比应达到表71要求,1、矿井补充勘探的原则：,（3）补充勘探工程布置系统原则上应继承原有勘探线系统，加密勘探线应尽量与石门、采区上、（下）山等主要井巷的位置和方向一致。以便充分利用已有钻孔和井巷资料编制完整的地质剖面，为主要巷道的设计与施工提供可靠地质依据。,1、矿井补充勘探的原则：,（4）补充勘探工程密度应以普遍提高勘探程度，满足水平延深工程设计要求为准。矿井地质规程（试行）在总结我国补充勘探经验的基础上，提出了不同矿井地质条件类别的钻孔基本线距和极限布孔密度，可以作为确定补充勘探工程密度的依据。,1、矿井补充勘探的原则：,（4）补充勘
15、探工程密度应以普遍提高勘探程度，满足水平延深工程设计要求为准。极限布孔密度是指包括资源探钻孔在内，平均每平方公里煤层真面积上允许布置的最多有效地质钻孔数。但不包括直接为采掘服务的探煤厚、探构造和探放水等生产勘探钻孔。已达极限布孔密度，仍不能满足勘探程度要求的，应采取巷探或其它经济有效的探测方法，或按生产勘探井处理。不允许无限制地增加钻孔密度。,1、矿井补充勘探的原则：,（5）补充勘探工程的布置，要在充分利用已有地质资料和已知地质规律的基础上，针对问题，全面规划，合理布置，以便用较少的勘探工程量获得最佳的地质效果。要充分发挥矿井地质勘探的特点，作到井上下结合，勘探工程与井巷设计工程结合，当前与长
16、远结合，原则性与灵活性结合，以满足矿井生产的要求。,1、矿井补充勘探的原则：,（6）补充勘探技术手段的选择应充分利用矿井的有利条件，因地制宜，把地面钻探、井下钻探、物探和巷探结合起来，配套使用。垂深超过1000m的地区，地面钻孔原则上只对煤层赋存情况和主要构造进行必要控制，而加密勘探工程应设法在井下布置。当地面布孔深度过大，且地形、地物影响施工，以及过采空区施工以及过采空区困难和地层倾角大影响资料准确性时，宜采用井下布孔。,1、矿井补充勘探的原则：,（6）补充勘探技术手段的选择应充分利用矿井的有利条件，因地制宜，把地面钻探、井下钻探、物探和巷探结合起来，配套使用。各种地面钻孔应本着一孔多用的原
17、则，充分发挥其作用。每一矿井原则上应有2个以上的钻孔进行地温、瓦斯测定和伴生矿产取样。有地热或瓦斯危害的矿井，测温或瓦斯采样不少于2条剖面，每条剖面上的测温孔或瓦斯采样孔不少于2个。,二、矿井补充勘探,2、矿井补充勘探设计、施工补充勘探设计，主要应抓住两个关键：一方面要了解矿井的生产规划及新区的开拓部署，领会设计部门意图；另一方面要对原有勘探资料和生产地质资料进行认真的分析与对比，明确存在的问题，有根据地提出矿井地质条件类别。,二、矿井补充勘探,2、矿井补充勘探设计、施工在进行补充勘探设计时，首先要确定补充勘探工程的合理网度。勘探网度是指勘探工程的基本线距和线上的孔距，它是进行补充勘探设计的基
18、础。一般通过探采对比的方法，在检验资源勘探网度合理性的基础上，确定补充勘探的合理网度。,二、矿井补充勘探,2、矿井补充勘探设计、施工探采对比是将原地质勘探资料与采后实际地质资料进行科学的分析和对比。通过探采对比，找出两者的异同，确定原勘探资料的误差，并分析产生的原因和原勘探网度存在的问题。探采对比的内容和项目是多方面的，但重点是构造、煤厚和储量。煤炭资源地质勘探规范仍是补充勘探设计、施工和成果验收的基本依据。,第一节 矿井地质勘探种类,三、矿井生产勘探 概念：为了查明采区准备、巷道掘进和工作面回采过程中影响生产的地质问题，所进行的局部性勘探工作，称为矿井生产勘探。它贯穿于煤矿开采的整个过程，是
19、矿井地质一项经常性的任务。,第一节 矿井地质勘探种类,三、矿井生产勘探 主要任务：采区准备期间的生产勘探，主要是搞清采区地质构造形态、煤层赋存状况，使采区布置合理，施工安全顺利。巷道掘进期间的生产勘探，主要是圈定不稳定薄煤层的可采围，查清断层情况，寻找断失翼煤层，为巷道掘进指明正确方向。回采期间的生产勘探，主要是查明不稳定煤层的薄化带和影响工作面连续推进的各种中小型地质构造，以保证回采工作的顺利进行和煤炭资源的充分回收。,第一节 矿井地质勘探种类,三、矿井生产勘探 特点：（1）直接为采掘工程服务，勘探任务单纯，解决问题具体，因此熟悉生产过程，了解采掘要求，是作好生产勘探的关键。（2）勘探工程布
20、置要灵活机动、因地制宜，强调其针对性和实用性，在基本满足沿剖面布置勘探工程的前提下，不宜苛求其规则性和勘探网度。,第一节 矿井地质勘探种类,三、矿井生产勘探 特点：（3）矿井生产勘探手段，除了开采深度较浅，且地质问题距巷道较远的情况下采用地面钻探外，一般均采用井下钻探和井下物探。在井下钻探不能解决地质问题时，才考虑使用巷探，但应注意一巷多用。（4）矿井生产勘探勿需详细的勘探设计，只需提出一份简单说明勘探目的、要求和数量的勘探任务书，报请主管部门批准后，再作一单项勘探工程设计，即可施工。生产勘探竣工后，勿需提交专门报告，只需利用其修改图件，编制和补充地质说明书。,第五章 矿井地质勘探,第二节 矿
21、井地质勘探技术手段 矿井地质勘探技术手段是指查明矿井开采地质条件的技术装备和探查方法。提高和完善矿井地质勘探技术手段，使之适应煤开采技术发展的需要，是矿井地质的紧迫任务。目前，矿井地质勘探的主要技术手段是钻探、巷探和物探。 各种技术手段的选择，取决于地质上的要求，技术上的可能和经济上的合理。一般原则是：先井下后地面，先钻探后巷探，积极开展井下物探；力求达到速度快，成本低，质量高；充分满足地质要求，及时配合采掘生产。,第二节 矿井地质勘探技术手段,一、钻探1、地面钻探与井下钻探钻探是矿井地质最主要的勘探技术手段。按钻探工程施工场所和要求的不同，可分为：地面钻探井下钻探,两类,一、钻探,1、地面钻
22、探与井下钻探地面钻探主要用于矿井资源勘探、补充勘探和专门工程勘探，是提高延深水平或新开拓区勘探程度，查明重大地质及水文地质问题，满足某些专门工程设计和施工要求所不可缺少的技术手段。井下钻探主要用于矿井生产勘探，是在井下采掘地段探查各种局部地质变化常用的技术手段。,一、钻探,2、井下钻探的优点井下钻探具有以下一系列的优点： 设备轻巧，安装方便，操作简单，适于井下作业可在同一地点施工不同方向和角度的钻孔，减少搬家次数。井下施工可缩短进距离，工时短，成本低，见效快。因此，井下钻探已广泛用于井下探煤层、探构造和探放水。凡是能够在井下施钻的就不应在地面布孔。目前，在西德等工业先进国家已采用井下水平钻探，
23、探查工作面内煤层的构造。,一、钻探,3、井下钻探的布置原则（1）根据井巷揭露的实际地质资料和已掌握的地质规律，确定最佳地质效果的布置方案。（2）井下钻孔应尽量布置在原勘探线剖面上，或与设计的采掘工程方位一致，以便编绘地质剖面和指导采掘工程施工。（3）利用暂时不用的巷道或废弃巷道布置钻探施工现场，以减少开挖钻场的工程量，避免受采掘生产的影响，保证钻探安全施工。（4）尽可能在同一位置施工多个钻孔，采取扇形布置，减少钻机搬家。,一、钻探,4、受控定向钻探技术（1）钻探设备和工具 坑道钻机和泥浆泵：钻机设有卡盘和夹持器，交替卡住钻杆，使之定向 钻具：螺杆钻具、绳索取芯钻具（高压冲洗液输送装置）、稳定组
24、合钻具 钻孔测斜仪：测量钻孔测点的方位和倾角。方位角测量磁针定向；倾角测量悬锤。,4、受控定向钻探技术,（2）钻进工艺 钻进工艺参数：钻压、转速、冲洗液量 钻孔轨迹的控制：开孔参数、钻孔轨迹位置判定、 钻具组合 钻孔孔壁的保护：孔壁坍塌、埋钻,第二节 矿井地质勘探技术手段,二、巷探 实施条件：凡无钻探条件，或钻探达不到预斯地质效果，且生产需要提前掘进巷道时，则可布置巷探。,第二节 矿井地质勘探技术手段,二、巷探 应用：（1）查明中、小断层密集块段煤层的可采性，查明岩浆侵入体和河床冲刷带及岩溶陷落柱对煤层的影响范围，圈定不稳定煤层和处于临界可采厚度煤层和高灰分煤层的可采界限等；由于单纯采用钻探不
25、能达到预期的地质目的，需要布置巷探予以查明。,第二节 矿井地质勘探技术手段,二、巷探 应用： （2）控制水平、采区和回采工作面的边界断层，确定煤层走向变化地区运输巷道的方向和层位，进行残采区的找煤和复采等，由于生产巷道已经进入，或者生产需要提前掘进巷道，这时只要合理安排巷道施工顺序，或适当延长巷道，则先期掘进的生产巷道即可起到探巷的作用。,第二节 矿井地质勘探技术手段,二、巷探 应用： （3）地质构造复杂、煤层极不稳定、勘探程度又低的地方小型煤矿和勘探生产井，只能采用边掘、边探、边采的方式进行生产，这时巷探就成为矿井地质最主要的勘探技术手段。,第二节 矿井地质勘探技术手段,二、巷探 原则：（1
26、）必须密切结合采掘生产的需要，尽量作到一巷两用。（2）根据已掌握的地质情况，选择地质构造复杂、煤层变化强烈的地段，垂直主要构造线方向布置探巷，作到查清一线、控制一片。（3）在地质构造复杂，回采可能性不大的地段，由于探巷被生产利用的可能性很小，因此应采用最小的断面，简易的支护掘进探巷，以节约勘探资金。,第二节 矿井地质勘探技术手段,二、巷探 原则：（4）探巷应以煤巷为主，尽量不掘或少掘岩巷。（5）煤层可采范围所布置的探巷，设计探巷总长不得大于回采工作面走向长度的1/3；为探明煤层可采价值所布置的探明煤层可采价值所布置的探巷，其获得储量应占块段总储量的1/3。只有这样，布置探巷才有经济效益。,第二
27、节 矿井地质勘探技术手段,三、物探 矿井物探手段是探测矿井地质构造和其他影响煤矿采掘生产正常进行的地质因素的有效方法。尤其是对于综合机械化采煤方法，矿井物探能够经济、简便、快速、准确地探测未采区的地质条件，保证煤矿生产正常进行。 近二十多年来,井下物探技术从无到有,经历了由试验、研制到推广应用的过程。现已形成包括无线电波坑道透视、瑞利波探测、地质雷达、井下直流电法、槽波地震探测等系列探测技术。其中有些技术已被许多煤矿选定为常备与必须采用的探测手段。,第二节 矿井地质勘探技术手段,三、物探 矿井物探成为“综合探测”方法的三大支柱之一（即：地质分析、受控定向钻探、矿井物探）。以上物探技术在探测工作
28、面内和巷道前方的小断层、陷落柱、煤层厚度变化、采空区及地下岩溶等方面，都取得了一定成效。,三、物探,1、无线电波坑道透视技术 这是研制最早、应用最广的一种探测技术。全国已有100 多个局(矿) 装备了无线电波坑道透视设备。据1999年的统计,已运用此项技术探测采煤工作面700 多个；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。西山、阳泉等矿务局规定: 综采和机采工作面投产前必须具备无线电波坑透技术资料,否则不予批准开工生产。目前,国内坑透技术水平已进入世界先进行列。,三、物探,1、无线电波坑道透视技术 坑道无线电波透视法是根据不同电性（电阻率、介电常数）的岩层
29、和煤层对电磁波能量吸收不一致的原理，探测回采工作面内的地质异常体。无线电波透视法适用于探测高、中的电阻率煤层中的地质异常体，具体包括：较准确圈定工作面中陷落柱的位置、形状和大小；圈定工作面中内断层的分布范围及尖灭点位置；探测工作面内煤层厚度变化范围及某些岩浆岩体。,如图7-9所示，从回采工作面一方向另一方发射电磁波，如果回采工作面内存在着低于煤层电阻率的地质异常体，则电磁波能量就会被吸收，甚至完全屏蔽，接收机收到的记号显著减弱，甚至完全收不到，从而形成一个“阴影区”。变换发射机和接收机的位置，即可可交汇出要探测的地质异常的位置。,三、物探,1、无线电波坑道透视技术,三、物探,1、无线电波坑道透
30、视技术 该法主要根据透视综合曲线图，并结合被测工作面已有地质资料而进行的透视异常解释。透视综合曲线是由理论场强、实测场强及衰减系数等三条曲线构成。其中，理论场强值H0是指根据理论公式计算出的发射点到接收点的场强值；实测场强值H是指发射点到接收点实际测得的场强值；衰减系数是实测场强值与理论场强值的比值。,三、物探,1、无线电波坑道透视技术 各类地质体的异常由线特征如下：陷落柱异常曲线特征衰减系数及实测场强曲线呈漏斗状或“U”字形。即接近陷落柱衰减系数开始降低，进入陷落柱中心衰减系降至最小；煤层与陷落柱的交界面衰减系数曲线上出现一个拐点；发射机靠近陷落柱时出现大范围的阴影区，多数点的衰减系数处于低
31、值异常区。,1、无线电波坑道透视技术 断层异常曲线特征电磁波穿越断层的主要特征是衰减增大，曲线变陡，曲线出现拐点。与陷落柱相比，衰减没有那样急剧，形状却较为复杂。,三、物探,三、物探,1、无线电波坑道透视技术 各类地质体的异常由线特征如下：煤层厚度变化及岩浆岩体异常曲线特征当煤层厚度变化不很大，但影响范围较大或呈条带状时，异常曲线类似断层。当煤层遭受严重冲刷，但影响范围较小时，异常曲线与陷落柱相似。侵入到煤层的岩浆体，种类多，产状复杂，电性变化大。只有在一定条件下(如岩体形态简单，种类单一等)才能收到较好的效果，一般在透视综合曲线上表现为较强烈的衰减。,三、物探,2、槽波地震探测技术 这是目前
32、井下工作面探测中精度和效率都比较高的一种技术。仪器已国产化和小型化。但由于探测施工牵涉工序多,探测方法尚较单一,所以在推广应用上受到一定影响。近年来,经过生产和科研单位联合攻关,在巷道沿煤层钻孔,地面钻孔巷道,钻孔钻孔等条件下进行施工作业取得了进展。此外,使用该仪器还能在井下开展高分辨率地震探测工作。因此,应用前景是广阔的。,三、物探,2、槽波地震探测技术 煤层与围岩相比，是一种低速层状介质，可视为波导层。在煤层中激发地震波，由于顶底板的波速大于煤层，以及在顶底板界面上不断产生全反射，从而导致地震不能大量逸出煤层，而汇集于煤层之中，形成沿煤层传播的特殊弹性波，即槽波或煤层波。槽波在传播过程中如
33、遇地质异常现象，便会使槽波的传播受阻，或使槽波速度和强度发生变化。记录并研究槽波的这类运动学和动力学特征，便可反演出探测范围内的各种地质现象。槽波地震法主要用于探查回采工作面内或煤巷两侧的小断层、陷落柱、煤层变薄带，以及岩浆侵入体等。根据观测系统的不同，槽波地震可分为透射法与反射法两种。,三、物探,2、槽波地震探测技术 透射法是地同一煤层两条巷道中，分别激发和接收槽波，根据槽波的有无、波形、振幅、波速变化等特征，确定两巷道间有有无构造异常存在。如图7-12所示，在巷道A点激发，在B段接收，在1、2、3道接收到正常槽波，在4、5、6道未接收到槽波，说明4道以前煤层正常，4道以后煤层不连接，可能有
34、断距大于煤层厚度的断层存在。透射法的探测距离为煤厚的1000倍，探测煤层的准确率为83%，适用条件为煤厚大于0.3m，夹矸厚不大于煤层的30%，断距小于煤厚。,三、物探,2、槽波地震探测技术 反射法是在同一条巷道中激发和接收槽波，在煤层中传播的槽波遇到断层时，由于断层面两侧煤、岩层的密度和波速发生变化，波从断层面上反射回来，根据已测得的槽波速度及反射波的反射时间，用作图法可确定反射面的位置。反射法的探测距离为煤厚的100倍，探测断层位置和走向的准确率为63%，应用条件为煤厚大于0.6m，夹矸厚不大于煤厚的30%，断距大于煤厚，煤层面与断层面交角大于30。,三、物探,3、地质雷达探测技术 在国内
35、煤炭系统已有二十余年的开发研究历史,形成了适宜井下条件的防爆系列产品。可以进行巷道独头全方位无损伤探测断层、陷落柱、溶洞、含水裂隙、隔水层厚度、煤层内岩浆岩体、工作面煤厚变化以及采空区冒落带高度等。,三、物探,3、地质雷达探测技术 地质构造界面常是不同介质的接触面，也是电磁波的反射界面。若用雷达仪发射天线向岩层或煤层内发射定向电磁波，接天线收反射回来的电磁波，并测出发射波与反射波之间的时间间隔和电磁波在介质中的传播速度，即可算出反射面的位置（图7-14）。,三、物探,3、地质雷达探测技术 地质雷达仪适宜在高电阻率层状介质中应用。在石灰岩和中等变质程度的煤种中进行探测，效果更佳。其探测对象为：探
36、测回采工作面内或巷道前方的小断层；探测老窑位置、陷落柱、岩溶空洞、隔水层厚度和裂隙带；探测石灰岩中岩溶的分布，表土层的分层、厚度和滑坡面位置等。,三、物探,4、瑞利波探测技术 瑞利波探测技术是90 年代初完成的研究成果,被列为部级技术成果推广项目之一。据不完全统计,已有40多个局、矿装备了该仪器。瑞利波探测操作方法简便,记录结果直观,能探测采掘前方50m 以内的地质界面。在判别断层裂隙、煤层顶底界面、煤层内地质异常体界面等具有迅速便捷的优势，准确率超过70%。,三、物探,5、弹性波层析成像（CT）技术 通过在采煤工作面四周布置炮点和检波点，获取沿煤层顶板或底板传播的弹性波速度场分布，通过计算机
37、处理，研究地应力分布和小构造分布，探测煤层瓦斯突出危险区、冲刷带、岩浆岩体的位置，以及断层裂隙带、陷落柱等地质构造。,三、物探,5、弹性波层析成像（CT）技术 分数据采集、数据处理和地质解释三部分：地质解释：地质构造的存在必将引起岩石力学性质的改变，从而造成弹性波速分布的变化。例如岩溶陷落柱内充填物松散且胶结程度差，表现为杨氏模量值很低，即弹性波速低值区。,三、物探,6、井下直流电法探测技术 直流电法探测用于探测工作面底板导水裂隙、导水通道、隔水层厚度等,在跟踪检测、保障安全采煤方面起到积极有效的保障作用。近年来,又研制开发出井下直流电法透视技术,集无线电波透视和直流电法功能之所长,是很有应用前景的一项探测技术。,第五章 矿井地质勘探,综上所述，各种矿井地质勘探技术手段都有一定的使用条件和具体作用。根据不同地质情况，综合运用各种技术手段，是提高矿井地质勘探效果的重要途径。在选择勘探技术手段时，应遵循先井下后地面，先钻控后巷控，积极运用矿井物探，并把物探、钻探和巷探结合起来等原则，以便达到提高勘探质量，降低勘探成本的目的。,
