采煤工作面底板水情实时动态监测研究

In our country's energy structure, coal resources should be dominant in a fairly long period of time. The North China type coal field in deep coal mining process, water inrush from coal seam floor appear frequently occurrence trend. On the basis of the summary and analysis of hydro geophysical exploration technology commonly used in Chinese coal mine, We propose real-time and dynamic monitoring technology to Monitor mining working face floor strata water enrichment change. Through mining working face floor strata fracture -seepage-electrical characteristics experimental study on correlation, We establish the relationship of electric field distribution and dynamic change of floor strata water enrichment, fracture development. Through the three-dimensional electrical theory research, we solve technical problems to realize the underground three-dimensional electrical real-time monitoring, realize the mine floor water enrichment real-time monitoring. On the basis of the study about the forward and inversion theory and method of the 3D data obtained by floor water enrichment real-time monitoring, We develop 3D data forward, inversion and 3-D resistivity tomography technology, realize the 3D dynamic monitoring of mine floor water.

在我国能源结构中，煤炭资源要在一个相当长的时期内占主导地位。华北型煤田深部煤层开采过程中，工作面底板突水呈现频繁发生态势。在总结和分析我国目前常用的煤矿水文物探技术特点基础上，提出采煤工作面底板岩层富水性变化实时动态监测技术。采用开采工作面底板岩层裂隙-渗流-电性特征相关性实验研究，确立开采工作面底板富水性及裂隙发育的动态变化与地电场分布之间的关系。通过三维电法理论研究，解决井下三维电法实时监测实现的技术问题，实现开采工作面底板富水性实时监测。在研究开采工作面底板富水性实时监测三维数据体正反演理论与方法基础上，开发三维数据体正反演及三维电阻率层析成像技术，实现开采工作面开采过程底板水情实时三维动态监测。

在我国能源结构中，煤炭资源要在一个相当长的时期内占主导地位。华北型煤田深部煤层 开采过程中，工作面底板突水呈现频繁发生态势。在总结和分析我国目前常用的煤矿水文物探 技术特点基础上，提出采煤工作面底板岩层富水性变化实时动态监测技术。采用开采工作面底 板岩层裂隙-渗流-电性特征相关性实验研究，确立开采工作面底板富水性及裂隙发育的动态变 化与地电场分布之间的关系。通过三维电法理论研究，解决井下三维电法实时监测实现的技术 问题，实现开采工作面底板富水性实时监测。在研究开采工作面底板富水性实时监测三维数据 体正反演理论与方法基础上，开发三维数据体正反演及三维电阻率层析成像技术，实现开采工 作面开采过程底板水情实时三维动态监测。 课题研究取得的重要成果包括：（1）改进电缆的布线方式及数据采集仪器，建立了赤道偶极监测系统，该监测成果不仅能够为底板滞后突水治理提供了准确的突水点位置，而且丰富和发展了深部煤层开采底板突水机理及水害防治理论。（2）提出采用施工斜孔及注浆将带有增大金属片的电缆耦合于围岩中，研发多次数据采集实现跨斜孔电阻率CT成像监测技术，从而实现了不仅可以监测工作面底板水情动态变化过程，同时还能监测工作面底板注浆质量的底板突水预警技术。（3）改进巷道布设电缆和电极的方法，构建三维直流电法顶板、底板工作面水情动态变化全方位、多角度监测系统，融合覆岩运动与动态监测成果，有效地实现超前探放水技术确保该工作面安全开采。（4）建立受限三维空间层状裂隙地层三维电法动态监测正演、反演模型，开发回采工作面底板富水性实时监测三维电法反演软件。这些重要成果不仅解决了如何监测工作面推进过程中底板含水层水情变化的难题，而且发展和丰富了矿井水害防治理论与技术，为确保我国华北型深部煤炭安全高效开采奠定基础。