Observaciones reales sobre zonas de derrumbe y zonas de fisuras conductoras de agua
(1) Observación de pozos
Perforar agujeros desde el suelo y observar el consumo de líquido de lavado para determinar la altura de la precipitación de rocas suprayacentes y las zonas de fisuras conductoras de agua ha sido una práctica común. Practique en el país y en el extranjero durante muchos años. Ven al método más utilizado. Por ejemplo, Cheng Jinquan (2002) dispuso dos líneas de observación y cinco pozos de observación sobre el cañón del campo minado número 8 de Hebi Coal Industry Group Company. Utilizando el método de consumo de fluido de lavado del pozo, la profundidad y la capa correspondientes a la zona de fractura conductora de agua de un solo orificio desde el valor normal hasta la primera fuga máxima se tomó como el punto más alto. La relación de grietas medida del techo débil con inclinación. El ángulo de 23° era 4,9. El techo duro tiene una tasa de agrietamiento de 9,7. Song Jisu (2005) determinó que el nivel de agua, el consumo y el volumen de inyección de agua cambiaron repentinamente durante la construcción de perforación normal, y que el núcleo estaba incompleto y roto como el límite superior de la zona de fractura conductora de agua. Se determinaron la perforación atascada y la succión del viento como el límite superior de la zona de hundimiento, y se midió la altura de la zona de fractura conductora de agua en las caras de trabajo 3223, 3241 y 3222 de la mina de carbón Qidong. Como resultado, los dos pozos en la misma cara de trabajo están separados por 25 m. Además, se realizaron pruebas de observación para observar el movimiento de rocas en los pozos y se realizaron pruebas de inyección de agua en algunos de los pozos. Al analizar la relación entre los datos de fuga y movimiento de roca, se determina el movimiento de roca correspondiente a la altura máxima de la zona de fractura conductora de agua. Por ejemplo, la mina Kailuan Fangezhuang (1964) dividió la zona de fractura conductora de agua con un desplazamiento vertical de 10 mm/m.
A medida que aumenta la profundidad de la minería, la perforación inclinada subterránea reemplaza gradualmente a la perforación superficial. En 1990, la Universidad de Ciencia y Tecnología de Shandong obtuvo la patente nacional (Patente No. 901063487) para la tecnología de observación de elevación subterránea de "tapón de agua de doble extremo". En el sistema de observación se utiliza un tubo de detección lleno de agua con una cápsula de bloqueo de dos extremos. Cuando la cápsula se llena con agua o gas de cierta presión a través de la tubería, la cápsula se expande rápidamente, bloqueando firmemente ambos extremos de la sección del pozo donde se encuentra la obstrucción y luego bloqueando la sección del pozo a través de la tubería de inyección de agua. Gracias al sellado de doble cabezal, se pueden utilizar agujeros inclinados en el fondo del pozo para perforar. Por ejemplo, Xiong Xiaoying (1998) utilizó un detector de fugas de sellado de doble cabezal perforado para detectar la altura de la zona de fractura conductora de agua en la mina Panyi en Huainan. El lecho de roca es piedra caliza, arenisca y limolita, y la proporción de extracción de juntas del techo es 10. Gao Yanfa (2001) llevó a cabo mediciones de elevación en las minas Donghuantuo, Tangshan y Qianying en Kailuan y logró buenos resultados. En comparación con el "método de consumo de fluido de lavado para perforación en superficie", esta tecnología tiene las siguientes ventajas sobresalientes: ① Pequeño volumen de perforación y bajo costo. Puede evitar problemas y gastos como la adquisición de terrenos y la compensación por perforar agujeros en el suelo. ②La prueba tiene alta precisión, la tasa de penetración es de 0,1 L/min y la observación se puede repetir. ③Se puede utilizar para observar la extracción de vetas de carbón debajo de lagos, mares poco profundos y aluviones acuíferos. Por el efecto real, la precisión de la observación del pozo es mayor y a menudo se usa para verificar la altura del derrumbe y la altura de conducción determinada por otros métodos. Sus desventajas son el alto costo, el ciclo largo y la observación solo se puede realizar en puntos locales del pozo; y cuando la capa de roca A menudo fallan cuando se desarrollan grietas nativas.
(2) Tecnología de exploración y registro geofísico
Desde la década de 1980, la tecnología de prospección geofísica subterránea se ha utilizado ampliamente en el país y en el extranjero, y se han desarrollado y mejorado continuamente equipos y tecnología modernos. . En la detección de grietas en los techos se utilizan el método de corriente continua de la mina, el radar geológico, el electromagnético transitorio, el instrumento de ondas de Rayleigh, la vigilancia sísmica y microsísmica de alta resolución, etc. La combinación de múltiples tecnologías de detección forma una detección integral, que promueve aún más el desarrollo de la observación de daños en las rocas del tejado. Tales como medición de ondas acústicas de pozo, tecnología de perspectiva de ondas de radio de pozo, tomografía de ondas electromagnéticas (CT) de pozo, tecnología de tomografía por TC de ondas acústicas de pozo, sondeo antideformación, observación del movimiento de rocas de pozo, etc.
Li Jun (1997) utilizó un sismómetro de alta resolución para medir la zona de hundimiento del techo débil y la zona de hundimiento de la mina Tiebei de la Oficina de Minería Zhalainuoer. El error de interpretación de la profundidad es inferior a 0,5 m, lo que da como resultado un índice de producción y retiro de 1,3 y un índice de producción y retiro de 8,11. El principio de funcionamiento del sismómetro de alta resolución es: cuando las ondas sísmicas encuentran una interfaz con una diferencia de impedancia de onda distinta de cero durante la propagación de la formación, se generarán ondas refractadas y reflejadas en la interfaz. Al recibir ondas refractadas o reflejadas se puede comprender la información litológica y estructural de la interfaz estratigráfica. Debido a que la litología del área de derrumbe del goaf es suelta y hay espacios, el aire y el agua en los espacios tienen una impedancia de onda mayor que la roca circundante. La interfaz superior puede formar un "punto brillante" para la reflexión de las ondas longitudinales, mientras que la superficie elástica. El módulo de agua y gas es cero, por lo que habrá "puntos oscuros" de reflexión en el perfil de la onda de corte. La interfaz litológica y la interfaz del gas (líquido) se pueden juzgar comparando la onda de corte y la onda de corte. Sin embargo, debido a que la parte superior de la zona de derrumbe está compuesta por algunos bloques de roca irregulares y la interfaz está distribuida irregularmente, las reflexiones que forman son cierta difusión, lo que provoca cambios repentinos en el grupo de ondas de reflexión sísmica. La reflexión formada por la zona de hundimiento se manifiesta principalmente como el daño de la zona de hundimiento a la capa de reflexión horizontal, el cambio de fase sísmica y el fenómeno de difracción desarrollado localmente.
En la mina de carbón Gordonstone en Australia (1994), se utilizó tecnología de monitoreo microsísmico para monitorear la pared de trabajo de 250 m de ancho y 1500 a 2000 m de largo en Germancreek, la principal veta de carbón. El patrón de fractura del techo de la respuesta al evento es consistente con el análisis teórico y refleja mejor la altura de la fractura del techo. El principio fundamental es que una vez extraída la veta de carbón subterránea, la capa de roca suprayacente perderá su soporte, lo que provocará un desequilibrio de tensiones. Cuando esta tensión alcanza un cierto nivel, se liberará repentinamente, provocando que la roca del techo se rompa o se caiga, generando así una gran cantidad de señales microsísmicas. Estas señales son similares a los terremotos naturales, pero tienen una energía más débil, un rango de propagación más pequeño y, por lo general, las personas no las sienten, por lo que se denominan "microsismos".
Hay dos tipos de grietas en el techo con vetas de carbón, a saber, grietas por tracción y grietas por corte. El monitoreo microsísmico puede identificar zonas de ruptura por cizallamiento. La Oficina Provincial de Geología de Campos de Carbón de Shandong (1998) introdujo el sistema de monitoreo microsísmico de las minas de carbón australianas y llevó a cabo una prueba de monitoreo de "dos zonas" en el frente de trabajo 4320 de la mina de carbón Xinglongzhuang de la compañía Yankuang Group. Tomando el área de eventos intensivos como la zona de fractura, debido a la influencia del ángulo de inclinación de la veta de carbón, la profundidad de enterramiento de la veta de carbón en la cara de trabajo cambia enormemente. Los resultados del monitoreo muestran que cuanto menos profunda es la profundidad de enterramiento de la veta de carbón, menor es el desarrollo. La altura de las dos zonas puede ser. La cara de trabajo 3 #107 de la mina de carbón Luxi (Wang Huajun, 2006) utilizó tecnología de monitoreo microsísmico (MS) para realizar un monitoreo a largo plazo de las señales microsísmicas del daño de las rocas suprayacentes y localizó 92 eventos recopilados por el geófono. Se utilizó el área intensiva de eventos microsísmicos como La altura de la zona de fractura conductora de agua ha logrado resultados satisfactorios.
Han Xushan (2001) utilizó la imagen de amplitud acústica y la imagen de diferencia de tiempo acústica formada por registros acústicos para identificar zonas de separación, zonas de fractura y zonas de derrumbe mediante la identificación de cambios en el ritmo y la secuencia sedimentaria.
Mina Huainan Kongji (1998, 1999): durante la extracción de prueba de carbón del Grupo A en las áreas mineras horizontales de 250 m Oeste 2 y Oeste 4, se identificó el techo de la cara de trabajo después de la extracción del carbón del Grupo A. mediante pruebas acústicas de detección de TC La altura de la zona de fisura conductora de agua en la formación rocosa y la profundidad de la falla del piso. Su principio de funcionamiento es: aprovechar las características de velocidad de propagación reducida de las ondas sonoras cuando se propagan en macizos rocosos sueltos dañados, gran consumo de energía acústica del macizo rocoso, pequeña amplitud y fuerte absorción de los componentes de alta frecuencia del espectro, midiendo los cambios en las ondas sonoras en la capa de roca suprayacente antes y después de la minería para detectar la altura de la zona de falla conductora de agua. El principio es similar a la detección acústica por TC. La detección en perspectiva de ondas de radio de macizos rocosos entre agujeros y la tecnología de tomografía computarizada por ondas electromagnéticas también se pueden utilizar para ver a través de algunos macizos rocosos en fisuras conductoras de agua, lo que tiene cierta importancia de referencia.
La altura del derrumbe detectada por la tecnología de exploración geofísica se utiliza como valor de referencia y, a menudo, debe demostrarse o verificarse en función de las condiciones geológicas y de producción reales. Según el análisis de datos de los últimos años, el monitoreo microsísmico no solo puede observar dinámicamente las características de daño del techo que recubre la roca, sino que también refleja mejor la imagen general de la zona de fractura y distingue las zonas de derrumbe y las zonas de fractura. Los resultados de la observación son consistentes con el análisis teórico y tienen buenas perspectivas de aplicación.