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| 1 | 我国矿井物探技术及装备的发展现状与思考显示文摘矿井物探作为煤矿智能开采过程中一类重要的精准地质勘探及监测预警手段,经过近30年的发展,从基础技术理论、软件模拟性能到装备研发应用等方面都得到了较大的丰富和提升,在当前矿井地质保障系统的构建中起到了关键性作用。值此“十四五”开局之际,总结回顾了以矿井地震类、矿井直流电法类及矿井电磁法类等为主的矿井物探技术、装备发展历程及现状;检索统计了近30年来国内发表的矿井物探类高质量学术论文,并从发表年份、论文作者、机构来源、高质量期刊等多个角度进一步剖析了矿井物探发展规律及特征;面对当前国内煤炭开采地质条件深部化、复杂化的发展趋势,指出基础理论不够完善、应用条件拓展不足、仪器装备智能稳定性亟待提升、数据反演多解性尚未突破等仍是阻碍目前矿井物探技术发展和高质量应用的关键性问题。针对矿井地质保障系统协同构建及其发展趋势,笔者从矿井原位试验平台建设、透明化矿井地质构建、高素质矿井技术人才培养等方面进行思考。未来发展应瞄准精准智能开采方向,紧紧围绕《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》中指出的提高智能精准化矿井物探技术装备发展目标,从实际出发,稳步合理全面地推进矿井地质透明化,加速国产高性能多属性参数仪器设备开发,构建多源地质灾害信息云监控、诊断与保障系统等工作,不断提升新时代矿井安全生产的质量和效益。 | 张平松 欧元超 李圣林 | 2021 | 煤炭科学技术2021，49，7： | 24 |
| 2 | 综合物探方法在土石坝渗漏联合诊断中的试验研究显示文摘土石坝渗漏问题是制约水库大坝安全运行的重要隐患,准确查明大坝渗漏的病因以及靶区的空间展布是有的放矢实施加固的关键.针对土石坝隐患的空间位置信息多变、周围介质复杂等难点,单一探测手段在识别病灶方面存在误判、漏判等问题,考虑到电阻率对水敏感的特点,提出联合并行电法和瞬变电磁法优化诊断土石坝渗漏隐患的思路.为查明戴家坞水库渗漏的病灶,利用并行电法快速获得大坝坝体段不同高程下的二维视电阻率图像,分析比较了AMN、MNB以及AMN&MNB装置的反演结果,还采用瞬变电磁法对大坝两坝肩并行电法盲区部位进行补充探测,并依据成果进行防渗处理.试验结果表明,并行电法有效指示出大坝坝体段的渗流异常,综合多剖面异常信息能追踪到渗漏路径;AMN&MNB装置的反演结果有效吸收了AMN、MNB的局部高分辨的优势,对大坝边界以及隐患规模的细节刻画更清晰;结合二次场响应曲线和视电阻率图像,瞬变电磁法很好揭示出大坝坝肩K0-005~0+002 m段的渗漏通道,同时有效规避了硬化路面电极接触不良的难题.经对综合推断隐患区进行灌浆处理,大坝渗漏量明显降低,从而佐证了两种方法优化联合的可行性.研究成果可为水库大坝隐患的全面、精细探查提供技术支撑. | 赵汉金 江晓益 韩君良 谭磊 | 2021 | 地球物理学进展2021，36，3： | 17 |
| 3 | 矿井瞬变电磁法电阻率偏低原因分析与校正方法显示文摘矿井瞬变电磁法由于采用多匝小回线工作装置进行发射和接收,实测视电阻率与大地中实际岩层电阻率相比存在严重偏低问题,给资料解释带来困难,探测深度也随之降低。通过数值模拟和现场试验,分别研究了半空间和矿井全空间条件下瞬变电磁法偶极装置观测信号随收发距的变化规律,发现收发距在20 m内变化二次场信号变化很小;随收发距增大,实测信号在双对数坐标系中呈线性衰减。理论分析表明,实测信号主要为发射线圈与接收线圈之间的互感信号和大地中感应二次场的叠加,其中互感信号强度远大于大地中感应的二次场,是造成电阻率偏低的主要原因。然后,基于互感电动势随收发距变化的规律,考虑到二次场信号在20 m收发距内变化很小,提出了利用两次不同收发距观测数据进行互感消除和二次场提取方法,推导了相关计算公式,实现了偶极装置矿井瞬变电磁法实测视电阻率偏低的校正。最后,通过半空间和全空间探测实例应用,验证了方法的有效性。 | 李飞 程久龙 温来福 刘德民 杨德方 | 2018 | 煤炭学报2018，43，7： | 15 |
| 4 | 综合物探技术在工作面地质预报中的应用显示文摘为解决地面物探方法在矿井地质构造和水文地质勘查中分辨能力不足的问题,了解综采工作面内小型断裂构造的发育情况及导水特征,采用综合矿井物探方法对同一工作面进行地质预报研究。先后在同一工作面内的2条巷道,采用透射法槽波地震勘探技术和无线电波透视法对长1050 m、宽195 m工作面内的隐伏断层、陷落柱进行了双边精细勘探,获得了槽波地震速度分布和无线电波透视衰减系数成果;利用矿井瞬变电磁法对工作面内的含水构造进行了精细勘探,获得了工作面视电阻率成果;结合已知地质信息,对3种矿井物探方法圈定的物探异常进行了综合解释和可靠性分析,最终解释了隐伏断层3条,含水区5处,已知的2个陷落柱暂未导水,但是陷落柱附近存在低阻含水区,在采掘过程中存在导通的可能性;揭露的中小构造均有物探异常显示,勘查结果经矿方钻探和采掘验证,验证率达到80%。研究表明:矿井物探由于距离地质目标体较近,且可以充分利用工作面两侧巷道进行单一方法的双边联合探测,因此可以实现断距小于2 m的中小断层的精细勘探,但是单一矿井物探方法解释推断的物探异常区往往受方法本身及工作环境的影响出现一定的偏差;根据地质任务及地质目标体的物性差异,选择多种合适的矿井物探方法进行联合探测,结合地质资料进行多参数综合解释,可实现矿井中小地质异常体的有效探测。 | 马玉龙 李鹏飞 赵兴辉 高彬 张杰 孙如江 | 2022 | 煤矿安全2022，53，3： | 12 |
| 5 | 等值反磁通瞬变电磁法在公路隧道塌陷区的探测应用显示文摘某在建公路隧道开挖中发生塌陷,选用等值反磁通瞬变电磁法(OCTEM)进行抢险探测。文中介绍了OCTEM方法原理,针对公路隧道地电结构建立模型,通过正演计算证明了OCTEM具有对地电阻率反映灵敏、分辨率高的特点;将该公路隧道的OCTEM探测结果与高密度电法探测结果进行对比分析,二者异常对应良好,都反映了已知塌陷区。此次抢险探测结果表明,OCTEM设备轻便,施工便捷,作业效率高,适合浅层快速探测,可用于公路隧道塌陷区快速探测。 | 刘杰 段炜 王俊 刘成 戴国强 | 2020 | 物探与化探2020，44，6： | 9 |
| 6 | 掘进工作面直流电法超前探测技术问题探讨显示文摘直流电法是目前煤矿掘进工作面超前探测的主要方法,探测效果直接关系煤矿安全生产,对其探测效果有必要做进一步的研究。针对球壳理论,建立了点电源一侧含异常体模型并计算了三维电位值,分析了点电源一侧存在异常体时,在点电源另一侧的电位分布情况,建立了掘进工作面前方不同距离含立方异常体和无限大板状异常体模型;通过数值模拟计算,研究了视电阻率异常范围和异常体实际大小的关系,以及视电阻率异常位置与异常体实际位置的关系;对位于测线不同位置的异常体模型进行了数值模拟计算,研究了该方法对测线前方和对测线下方异常体的探测灵敏度;建立了典型含水体探测模型,进行了仿真计算,并基于几何交汇原理成图,探讨了典型含水体探测效果;最后介绍了2个典型的未成功探测工程实例,将探测结果和前方已知地层富水情况进行了对比说明。研究结果表明:点电源一侧存在异常体时,在点电源另一侧不会产生突变的异常,球壳理论应用计算结果不是太理想;视电阻率异常范围远大于异常体实际大小,视电阻率异常位置与异常体实际位置亦不对应;超前探测结果主要为巷道底板而不是巷道前方地质情况的反映;直流电法巷道掘进工作面超前探测方法探测精度和分辨率均较低,成果图中难以有效识别异常体的大小和位置,现有掘进工作面直流电法超前探测方法的探测原理和数据处理解释方法有待进一步研究。 | 李飞 张永超 连会青 王圣龙 齐黎明 郑贵强 | 2020 | 煤炭科学技术2020，48，12： | 9 |
| 7 | 矿井老空水超前探测瞬变电磁响应特征显示文摘为提升瞬变电磁超前探测矿井老空水的准确性,通过建立掘进工作面前方不同位置的老空水模型,采用基于非均匀网格的三维时域有限差分法进行正演模拟,结合实例分析了全空间条件下老空水的瞬变电磁场响应特征。结果表明:存在老空水的区域瞬变电磁场响应曲线明显畸变,观测信号以老空水影响下的电磁场衰减信息为主;老空水距离发射源越近,磁场响应时间越早,法线方向的磁场分量低阻响应更强;采用多方向多角度的瞬变电磁观测系统有利于定位矿井老空水的空间位置和分布范围。 | 袁永榜 易洪春 鲜鹏辉 | 2020 | 矿业安全与环保2020，47，4： | 8 |
| 8 | 瞬变电磁法在探测采空区中的应用显示文摘为了研究运用瞬变电磁法探测兼并重组整合矿井采空区的方法,在研究瞬变电磁法探测技术原理和对背景噪声进行调查的基础上,采用瞬变电磁法分别对通合2号煤层工业广场和生产区的采空区进行了探测研究。通过数据解释,结果表明,在工业广场存在3处采空破坏异常区,在生产区存在8处采空区。 | 孙英峰 罗霄 高艺瑞 王朋朋 董川龙 贺永昌 | 2020 | 煤矿安全2020，51，3： | 8 |
| 9 | 再论巷道直流电法超前探测技术的有效性显示文摘煤矿井下直流电法超前探测技术是掘进工作面前方富水异常体探测的主要方法之一,在我国煤矿有着近30年的发展历史。有些专家学者通过研究分析,对该技术的有效性提出了质疑,为此,笔者以均匀全空间中无限延伸板状体、球体或立方体模型为基础,通过计算点电源在全空间的电位分布和异常特征参数提取方法,拟合了异常距离与异常特征参数极小值之间的关系式,分析了底板异常的响应特征,计算了理论探测距离。结果表明:掘进工作面前方异常体能在巷道后方产生明显的异常响应,即后方信号包含前方低阻体的信息,证明该技术的基本原理是正确的;前方低阻体与后方视电阻率异常位置并非镜像关系,选取正确的异常特征参数可获得前方异常位置;巷道前方低阻体与底板低阻体均能产生电位异常,根据异常响应特征的不同可以对其加以甄别;直流电法超前探测的最大距离可以达到80 m左右。煤矿井下掘进工作面直流超前探测方法是有效的,可以继续推广应用并不断完善。 | 王鹏 鲁晶津 王信文 | 2020 | 煤炭科学技术2020，48，12： | 8 |
| 10 | 采煤导水裂隙带发育高度实测方法显示文摘采煤导水裂隙带高度是影响煤炭安全生产的主要因素,特别是对矿井水害防治和老采空区再利用有较大的影响,因此,在工程施工中,需要对导水裂隙带高度进行测量与预测。通过查阅大量资料,对常用的导水裂隙带高度测量方法进行了总结,主要包括钻孔探测和物理探测2大类,并对工程应用中存在的问题进行了分析。 | 李聪然 | 2018 | 采矿技术2018，18，1： | 7 |
| 11 | 音频电穿透三维反演在含/导水陷落柱探查中的应用显示文摘为精确探查含/导水陷落柱,实现含/导水陷落柱的三维立体解释,基于含/导水陷落柱与围岩的电性差异,利用音频电穿透探查工作面底板岩层富水性,对音频电穿透观测数据进行三维反演成像,得到电阻率变化情况。结果表明,应用音频电穿透三维反演可准确识别含/导水陷落柱空间位置、展布范围等,为煤矿防治水工作提供可靠参考。 | 王程 鲁晶津 | 2019 | 工矿自动化2019，45，8： | 7 |
| 12 | 基于时移高密度电法的覆岩精细探测方法研究显示文摘地下煤层开采引起上覆岩层变形破坏,对变形破坏范围进行精细探测,可以为煤矿安全高效绿色开采提供技术保障。本论文分析了基于时移高密度电法的覆岩精细探测原理,建立了采前和采后三维地质地球物理模型并进行了数值仿真计算。结果表明:覆岩变形破坏在电阻率变化率断面图中呈沙漏形异常,孔口位置约为裂隙带和弯曲下沉带的分界线,裂隙区相对压实区为电阻率变化率高正异常区。同时,进行了现场试验,发现电阻率变化率断面图中浅部异常主要受沉陷裂隙和降水影响,沉陷裂隙形成电阻率变化率正异常,降水形成电阻率变化率负异常;结合沙漏形异常形态和关键层层位,确定了裂隙带发育高度为98 m,探测结果得到了钻探结果验证。 | 李飞 程久龙 陈绍杰 康庆涛 李改革 刘德民 | 2019 | 矿业科学学报2019，4，1： | 7 |
| 13 | 煤矿物探技术发展现状与展望显示文摘介绍了煤矿物探技术的分类及发展现状,以大同煤矿集团实际应用情况分别概括总结了矿井地面物探和矿井井下物探各类技术的应用条件和优缺点,阐明了精准探测煤矿地质构造和查明各类灾害因素是实现煤矿集约化安全高效开采的前提,有效的煤矿物探技术是当前煤矿地质工作的必备手段;并以大数据、人工智能等技术为前提,提出了煤矿物探技术变革式发展需要研究的七个课题。 | 高宇平 | 2020 | 同煤科技2020，0，1： | 6 |
| 14 | 高密度电阻率法在近地表隐伏断层检测中的应用显示文摘隐伏断层对于道略、地基等具有重大威胁,高密度电阻率法是以地层之间电阻率差异为基础的探测地下构造和电性异常体的一种间接性的地球物理方法,近年来,在近地表探测隐伏断层方面应用广泛。基于此,首先对断层模型进行正演模拟,研究了断层模型的响应规律,然后以山西某段公路隐伏断层检测为例,简要介绍了高密度电阻率法的基本原理以及常用的两种施工装置,即温纳四极装置(a)和单边三极装置,分析了两种施工装置的优缺点,以实测视电阻率剖面图和反演视电阻率剖面图进行对比研究,揭示了反演结果的优势,并在反演结果的基础上进行背景电阻率值的剔除,在断层产状判断及其影响区域划分上进行定量解释,验证了高密度电阻率法探测近地表隐伏断层的可行性,为后续施工提供了可靠的地质资料。 | 刘心路 李自安 梁应杰 | 2019 | 科学技术与工程2019，19，18： | 5 |
| 15 | 综合矿井物探方法在探查煤层构造的应用显示文摘采用2种矿井物探方法探明了工作面煤层中构造的发育情况以及构造在煤层底板的含/导水性。介绍了矿井槽波地震和音频电透视的基本原理和资料处理方法。根据工作面实际水文地质条件,研究采用槽波地震和音频电透视综合矿井物探方法进行探测。结果表明,槽波地震成果在煤层中发现陷落柱,音频电透视在陷落柱底板发育相对富水异常区。经过钻孔和回采揭露验证,槽波成果发现的陷落柱范围较准,横向精度较高;音频电透视成果在平面和垂向范围均较准。综合2种物探成果预测预报了回采工作面中构造及其含/导水性。研究为工作面防治水工作提供了参考。 | 王程 | 2019 | 能源与环保2019，41，8： | 5 |
| 16 | 可控源音频大地电磁测深(CSAMT)攻深找盲探测效果分析——以湖南湘中煤矿资源勘查为例显示文摘在分析研究不同地层岩石组成成分、接触关系和对应电性特征基础上,利用可控源音频大地电磁测深来寻找隐伏煤层。已知断裂构造F4为本次探测干扰地质体,采用拉大点距的措施有效避免了由此引起的低阻干扰异常,进一步提高物探异常定性解释可靠性。通过后期钻探验证,在ZK4007号钻孔603.1 m埋深见3.21 m厚煤层;同时,在110.3~150.2 m埋深其灰岩破碎、角砾发育,对岩溶构造推断解释也进行了有效揭露。多个钻探在全覆盖区不同深度发现不同厚度的煤层,有力证明了可控源音频大地电磁测深在全覆盖区进行煤矿资源攻深找盲工作是有效的。 | 李波 屈利军 郭海 王兆龙 王康盛 | 2018 | 矿产勘查2018，9，11： | 5 |
| 17 | 并行电法矿井水害探测技术研究与应用显示文摘矿井直流电法通过获取巷道附近岩层地电信息来推断巷道掘进过程中的含(导)水构造,长期以来在矿井水害预测中发挥着重要作用。由于巷道空间有限,传统电法勘探采集数据信息有限且工作效率较低。因此,引入并行电法采集系统,以拟地震排列ABM装置进行数据采集,并针对不同的矿井水害类型,在物理模型实验中设计线型及U型观测系统,分别对底板及掘进前方埋设的异常体进行定位分析。反演结果表明,并行电法不但能够完成传统电法的各种探测方式,而且可实现电阻率的快速测量,获得更可靠的地电信息。将上述研究成果应用于实际矿井水害探测,客观地解释了工作面底板富水区域位置以及掘进前方的断层导水构造,为矿井水害防治工程提供了重要信息。 | 夏毅民 尹奇峰 郑刘根 赵红飞 | 2019 | 物探化探计算技术2019，41，6： | 4 |
| 18 | 煤层工作面地震波层析成像技术研究进展显示文摘在煤矿机械化生产中,准确预测预报工作面内隐伏地质异常至关重要,因此需要超前精确探查.利用井下工作面空间巷道条件,进行双巷或多巷间透射层析成像是一种有效的物探方法,其应用面越来越广泛.文章结合煤层工作面存在的地质问题,对现有广泛应用的无线电波透视、直流电透视、槽波勘探和地震波CT进行了介绍.详细阐述了地震波层析成像技术在煤矿工作面内构造探查方面的发展历程,重点分析该技术的应用范围和效果,并指出目前还存在问题及发展方向,为煤层工作面构造探查与应用提供技术参考. | 胡泽安 张平松 许光泉 | 2017 | 地球物理学进展2017，32，6： | 4 |
| 19 | 小保当井田基岩风化带含水层富水性分析显示文摘在陕北侏罗系煤田中,除着重分析萨拉乌苏组含水层富水性之外,大面积的基岩风化带也是防治水工作的重中之重。为做好疏放水工作,预防突水事故的发生,在梳理分析井田水文地质资料、区域构造、前人研究结论及区内风化带厚度、岩性、风化程度等的基础上,结合瞬变电磁勘探解释成果,以小保当井田部分勘查区为例,对其基岩风化带含水层的富水性进行了综合分析。初步圈定了区内基岩风化带富水异常区,并借鉴区内其他含水层富水性统一得出趋势结论。总结了风化岩特征及富水性影响因素后,结合其他含水层富水情况,发现本区基岩风化带的富水性为弱-中等,在测区西南部、东北部富水性较强,对开采工作有一定的影响,该研究成果可以为煤层开采过程中的疏放水工作提供一定的指导。 | 古瑶 王施智 耿清 吕琳琳 | 2020 | 陕西煤炭2020，39，1： | 4 |
| 20 | 煤矿垂向导水通道综合探测关键技术的研究显示文摘矿井瞬变电磁法常被用来探测煤矿垂向导水通道对奥灰带压巷道掘进危害,受巷道等条件的限制,均采用多匝小线圈进行发射和接收.由于存在线圈的自感和互感,造成瞬变电磁法早期的数据畸变,为此引入矿井瞬变电磁法的数据校正方法。通过巷道三个方向的瞬变电磁法探测,准确圈定了巷道迎头二个异常的位置。根据探查成果设计钻孔,结合孔中瞬变电磁法精准探明了裂隙带的发育规律,为注浆工程提供了准确的靶区,从而保障了巷道掘进的安全。 | 王钢 | 2019 | 中国煤炭地质2019，31，8： | 3 |
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