Trabajos principales de seguimiento y prueba
El trabajo de monitoreo incluye monitoreo dinámico de las condiciones del agua por encima y por debajo del pozo, monitoreo de la tensión del piso y daños mineros, y monitoreo y alerta temprana de irrupción de agua en el piso.
(1) Sistema de monitoreo del régimen hídrico de pozo y fondo de pozo
Los cambios dinámicos en los niveles de agua subterránea pueden reflejar intuitiva y sistemáticamente las condiciones hidrogeológicas del acuífero, por lo que el monitoreo a largo plazo de la dinámica de acuíferos multicapa El nivel del agua y el dominio de los cambios espaciotemporales del agua subterránea en los campos de pozos son la base para comprender las condiciones hidrogeológicas y formular correctamente las medidas de prevención y control del agua.
En la actualidad, la red de observación hidrogeológica de la mina Daping no es perfecta. Solo hay un orificio de observación largo (orificio de observación n.° 1) que se utiliza para observar el nivel del agua de la piedra caliza del Ordovícico, pero no hay una observación dedicada. de piedra caliza de la Formación Taiyuan. Además, la observación del flujo de agua en minas subterráneas, áreas mineras y puntos de entrada de agua es principalmente observación manual. Las desventajas de la observación manual son que el método de medición es simple, la precisión de la medición es deficiente, el trabajo de observación es complejo y requiere mucho trabajo de clasificación de datos, el grado de automatización es bajo y es probable que se produzcan errores. Con el fin de monitorear dinámicamente el nivel de agua (presión) de diferentes acuíferos en el campo minero, el agua del antiguo horno, la entrada de agua, la entrada de agua de la mina y la entrada de agua del área minera, y proporcionar bases técnicas y datos básicos para la prevención y el control del agua de la mina, Existe una necesidad urgente de establecer un conjunto de pozos superiores e inferiores, un sistema de observación automático dinámico combinado del nivel (presión) del agua de la mina y el flujo de agua. A continuación se presenta brevemente el principio de seguimiento.
El sistema de detección automática del régimen hídrico XY-II es un sistema de monitoreo inteligente que utiliza comunicación inalámbrica GSM (superficie) y comunicación por cable (subterránea) para medir de forma remota los cambios en el nivel del agua subterránea, la presión del agua, la temperatura y el flujo del agua. tasa en tiempo real. Tiene las características de alta precisión de medición, amplio rango de medición, operación simple, bajo consumo de energía y operación automática desatendida en todo clima. El sistema consta de un sistema de telemetría del nivel (presión) del agua de un pozo largo, un sistema de monitoreo de la situación del agua subterránea (presión del agua, volumen del agua, temperatura del agua) y una estación base terrestre.
1. Composición del sistema
El sistema consta de una estación principal (ubicada en el centro de monitoreo), varias subestaciones subterráneas (ubicadas en la entrada del largo pozo de observación hidrológica) y composición de varias subestaciones subterráneas.
2. Funciones del sistema
1) Funciones de la estación maestra: ① Enviar comandos o recibir datos a las subestaciones a través del equipo de comunicación ② Guardar datos en el disco; ③ Completar visualización y consulta de datos; y editar; ④ procesar datos, generar varios informes e imprimirlos; ⑤ dibujar varios gráficos como el nivel del agua (presión del agua), la temperatura, la curva de tendencia del flujo, el histograma, etc.
2) Funciones de la subestación: ① Recopilación de datos; ② Almacenamiento temporal de datos; ③ Visualización de datos; ④ La subestación subterránea transmite datos al centro de monitoreo a través de mensajes cortos GSM; -La estación transmite datos al metro a través del sistema de monitoreo de seguridad Transferir datos.
El sistema tiene las características de una amplia gama de aplicaciones, procesamiento de datos integrado, configuración flexible, alta confiabilidad, comunicación de datos estable, fuerte antiinterferencia, fácil instalación, compatibilidad e independencia. Es un sistema de observación del nivel del agua (presión del agua) que puede medir continuamente durante mucho tiempo, utilizar computadoras para analizar y ayudar en la toma de decisiones y es adecuado para diversos entornos. Tiene una importancia práctica importante para pronosticar oportunamente los daños causados por el agua y garantizar. producción normal y segura de las minas de carbón.
Este plan diseña 4 nuevos pozos de observación largos (Od1, Od2, Cd1, Cd2) y 1 pozo de observación existente (orificio de observación 1) en el suelo para instalar registradores automáticos de nivel de agua o utilizar subestaciones de monitoreo de sensores remotos. Haga observaciones a largo plazo. Al instalar instrumentos automáticos de medición de agua bajo tierra, podemos observar el flujo de agua en cada área minera y en la mina durante un largo período de tiempo. Consulte la Tabla 4-7 para obtener más detalles.
Tabla 4-7 Lista de puntos de monitoreo en línea para las condiciones superiores e inferiores del agua en la mina Daping
(2) Monitoreo de estrés in situ del piso
Veta de carbón La minería conducirá inevitablemente a frentes de trabajo de la minería del carbón. El ajuste de la tensión del macizo rocoso dentro de un cierto rango de profundidad del piso conducirá a un nuevo proceso de tensión y deformación: el macizo rocoso del piso a una cierta profundidad frente a la minería será pre- presurizado; en la zona del goaf, la presión de avance se transformará en alivio de presión y la relajación se separará del techo. La recuperación de represión provocada por el hundimiento en el goaf es un efecto minero generalizado; La formación y características del efecto minero dependen de las características de ajuste de tensiones del piso y están estrechamente relacionadas con las características estructurales, propiedades físicas y mecánicas, características hidroquímicas, tensiones in situ, acción del agua subterránea y características de acción de tensiones mineras relacionadas con la minería. método.
Otra fuerza impulsora que provoca la irrupción de agua desde el fondo de la veta de carbón es la presión del agua confinada. El efecto mecánico del agua confinada se produce a través de las grietas del macizo rocoso del acuífero. El agua confinada en fisuras llenas de agua ejerce una carga distribuida sobre la roca circundante de las fisuras. Cuando la fractura que rodea las rocas se encuentra en un cierto estado de tensión in situ, están en equilibrio. Cuando el estado de tensión in situ de la roca circundante cambia o la presión del agua confinada cambia, por un lado, las grietas originales pueden cerrarse y, por otro lado, pueden abrirse pequeñas grietas, alcanzando así un nuevo estado de equilibrio.
La irrupción de agua en el suelo es el resultado de la interacción entre la presión del suelo de la minería y el agua confinada en el suelo provoca la redistribución del campo de tensión del macizo rocoso y el campo de filtración del suelo. El resultado de la interacción entre los dos es que cuando la tensión principal mínima del macizo rocoso del piso es menor que la presión del agua confinada, se producirá expansión por fractura y entrada de agua. Para una superficie de trabajo, la presión del agua a presión de la placa inferior es generalmente conocida. La cuestión clave es medir la distribución del campo de tensiones in situ del piso antes y después de la extracción y durante el proceso de extracción, luego analizar el daño minero al piso de la veta de carbón y predecir la relación de atraque entre la zona de fractura conductora de agua de daños mineros y la zona de fractura elevada del fuerte acuífero subyacente.
La zona minera 21 está situada en el eje del sinclinal de Daye. El suelo está profundamente enterrado y es una zona donde la tensión tectónica está relativamente concentrada. Este plan realiza monitoreo de estrés in situ en el primer frente de trabajo minero en el área minera 21.
1. Propósito y tareas
A través de la prueba de estrés in situ antes y después de la extracción del primer frente de trabajo minero en el área minera 21, se determinaron las características originales de distribución de esfuerzos in situ. En general, se captaron el plano y la sección de la cara de trabajo. Se detectó la profundidad máxima de daño del piso y la resistencia a la ruptura de la capa aislante de agua causada por la minería bajo diferentes estados de tensión, y se predijo la posibilidad de irrupción de agua en el frente de trabajo.
2. Monitoreo del contenido de los trabajos, métodos técnicos y secuencia de construcción.
Con base en las condiciones geológicas e hidrogeológicas del primer frente de trabajo minero en el área minera 21 y el análisis de prospecciones geofísicas integrales. Como resultado, se juzgó preliminarmente la estructura del frente de trabajo, la concentración de tensiones y las secciones de divergencia, la distancia de los pasos de extracción de presión inicial y la profundidad máxima del daño.
En la primera cara de trabajo minero del área minera 21, se disponen respectivamente de 5 a 6 orificios de medición de tensión en la placa inferior en las secciones donde la tensión en los túneles superior e inferior es relativamente concentrada y divergente, y en el área cerca del orificio cortado del túnel inferior donde se espera la presión inicial. Organice de 3 a 4 orificios de prueba de estrés minero en cada sección. Se realizó una prueba de tensión in situ en la sección en capas del orificio de medición de tensión de la placa base, se midió la distribución del campo de tensión in situ original de la placa base de la superficie de trabajo y se analizó la distribución del campo de tensión. Una vez completada la prueba, se tapa el orificio de medición de tensión; los cambios en el campo de tensión minera de la cara de trabajo se prueban en el orificio de prueba de tensión minera.
Una vez completado el trabajo de prueba, se utilizó una computadora para simular el efecto minero del piso de la superficie de trabajo y se analizó la profundidad y la intensidad del daño minero. Se pronosticaron los daños mineros en todo el piso del frente de trabajo y se evaluó el riesgo de irrupción de agua en el frente de trabajo.
3. Diseño del proyecto de monitoreo
Este proyecto de monitoreo se organiza en la vía de material y vía de transporte del primer frente de trabajo minero en el área minera 21. Según los resultados y parámetros de las pruebas, se puede aplicar razonablemente a otras caras de trabajo y a 1 tecnología de minería de carbón.
Los trabajos de seguimiento deberán realizarse en base al diseño especial presentado por la unidad empresarial.
(3) Monitoreo y alerta temprana de la irrupción de agua en el piso
El monitoreo de la irrupción de agua en el piso del frente de trabajo se basa en los resultados de la prospección geofísica subterránea (audio electrofluoroscopia, método de corriente continua) y el frente de trabajo después de que se forme el túnel en base a las condiciones hidrogeológicas reveladas. En el proceso de extracción de la veta de carbón de la segunda capa 1, se selecciona la sección débil con riesgo de irrupción de agua como lugar de monitoreo para monitorear los cambios en los parámetros de tensión del piso, deformación, presión del agua y temperatura del agua para lograr el propósito de predecir. entrada de agua con antelación.
En la actualidad, solo existe un método de monitoreo integrado, es decir, un sistema de monitoreo multiparamétrico para monitorear los precursores de la irrupción indirecta de agua en el fondo de la veta de carbón. El procedimiento de trabajo de este método es: análisis previo de las condiciones hidrogeológicas de la superficie de trabajo → determinar la ubicación del monitoreo → determinar el contenido del monitoreo → monitoreo de la construcción de perforación → instalación y monitoreo del equipo de monitoreo → pronóstico del régimen hídrico.
La zona minera número 21 de la mina de carbón Daping está ubicada en el eje del sinclinal de Daye. El piso está profundamente enterrado y soporta una alta presión de aguas grises austriacas, y está seriamente amenazado por las aguas austriacas. aguas grises. En las 21 áreas mineras amenazadas por daños por agua, es necesario realizar trabajos de monitoreo de irrupciones de agua y alerta temprana en el frente de trabajo.
1. Determinar la ubicación del monitoreo
Con base en los resultados de la prospección geofísica y las condiciones hidrogeológicas reveladas por el frente de trabajo, seleccione la sección débil del piso de la veta de carbón con riesgo de agua. irrupción como lugar de monitoreo. Si hay varios eslabones débiles, se deben monitorear simultáneamente. Si no es posible el monitoreo simultáneo, se debe monitorear primero el lugar más cercano a la superficie de trabajo. La distancia entre el punto de monitoreo y el frente de trabajo minero no será inferior a 60 m.
2. Monitorear el contenido del trabajo, los métodos técnicos y la secuencia de construcción.
Construir perforaciones en el túnel junto al área peligrosa de entrada de agua en el frente de trabajo y construir. tres perforaciones en la capa impermeable del fondo de la veta de carbón, e instalar sensores de tensión, tensión, presión y temperatura del agua en los pozos, establecer subestaciones subterráneas y estaciones centrales terrestres, e instalar y depurar equipos e instrumentos; .
Durante el proceso de extracción del frente de trabajo, la tensión, la deformación, la presión del agua, la temperatura del agua y otros parámetros de la capa impermeable del piso del frente de trabajo se monitorean en tiempo real. La estación central terrestre analizará los datos dinámicos anteriores. Una vez que los parámetros mencionados anteriormente sean anormales, se analizará la causa inmediatamente y se emitirán diferentes grados de advertencias de irrupción de agua según el grado de anormalidad de los parámetros y los resultados del análisis, y se iniciará un plan para evitar la irrupción de agua en el piso;
Después de minar el frente de trabajo, combinado con la extracción del frente de trabajo. Se realizaron un análisis integral de la situación y los resultados del monitoreo para estudiar la profundidad y el patrón de daño al piso de la veta de carbón.
3. Diseño del proyecto de monitoreo
Este plan selecciona dos frentes de trabajo amenazados por aguas grises austriacas en el área minera 21 para el monitoreo de la entrada de agua en el suelo. Según los resultados y parámetros de las pruebas, considere extenderlo a los frentes de trabajo y a toda la minería de vetas de carbón con condiciones similares.
Los trabajos de seguimiento deberán realizarse en base al diseño especial presentado por la unidad empresarial.