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本发明实施例提供一种瞬变电磁超前探测监测装置与方法。本发明瞬变电磁超前探测监测装置，包括：便携式发射和接收单元、数据采集站、光纤通讯传输平台以及地面控制中心；本发明瞬变电磁超前探测监测方法通过瞬变电磁超前探测监测装置获取测试点的瞬变电磁二次感应电动势，并根据采集的瞬变电磁二次感应电动势获取电阻率剖面特征。本发明实施例实现了远程数据的传输与操作控制，提高了对前方近距离地质条件的判断能力和精度。
本发明涉及一种工作面井地联合测试地面沉降盆地的精确评价方法及系统，地面沉降盆地位于地面上，方法包括：布置分布式测试系统，其包括：与工作面走向中心线平行的地面测线、第一竖向钻孔和第二竖向钻孔；通过沉降数据采集装置获取煤层采动过程中地面测线上布置的每个沉降监测装置的空间位置数据，在钻孔内部布置光纤传感器，钻孔数据采集模块获取每个光纤传感器发送的测试值；步数据分析系统评价：数据分析系统根据已有地质资料、由激光测试装置在不同监测时刻发送的多组位移数据、地面钻孔数据采集装置在不同监测时刻发送的多组地层内部变形数据、工作面初始位置、以及输入的工作面回采位置数据对预测沉降盆地变形和发育情况进行评价。
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本发明涉及滑坡地质灾害治理领域，具体的是一种抗滑桩嵌入器。包括抗滑桩组件、预应力机构、抽水机构。本发明设计的抗滑桩组件通过力臂和调距螺母连接，相邻力臂的螺纹旋向相反，可通过调距螺母调节相邻力臂的间隙，进而调节相邻抗滑桩之间的间距。本发明设计的预应力调节块包括第一调节块、连接杆和第二调节块，第一调节块通过螺纹在安装孔内转动，第二调节块通过侧面的滑块在安装孔内滑动。在调节预应力时将第一调节块的转动，变为第二调节块的滑动，防止给预应力绳索和预应力锚施加转动力矩。本发明设计的抽水机构将抽水机放在抗滑桩顶端，方便维修，同时第一过滤块和第二过滤块过滤地下水，防止地下水的杂质堵塞抽水机构。
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本发明公开了一种基于FLAC 3D数值模拟的地应力场反演方法，包括：依据实际工程地质条件，选取测点进行地应力测试；根据区域构造发育情况，建立合适的数值模型；根据测点地应力测试结果，定义模型边界条件；对数值模型进行运算处理，输出模型应力云图；根据地应力测点位置，结合模型应力云图，对区域地应力进行分析。本发明依据测点地应力实测结果，利用FLAC 3D数值模拟软件建立地应力场反演模型，之后对模型加载，满足其生成的应力场和测点应力状态基本一致，从而反演整个工作面地应力场的分布特征，更能直观合理的反映实际地应力场，且操作简单，易于实际应用。
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本发明涉及一种深孔光面隧道爆破系统，包括多轴钻孔机构及深孔光面爆破机构；钻孔机构包括设置在调节支架上的钎杆，水平驱动机构驱动钎杆水平移动且实施掏孔作业，钎杆位于调节支架的空间位置可调；深孔光面爆破机构包括设置在炮孔内的多个装药管标准节，装药管标准节的管口之间顺序连接构成爆破管，相邻装药管标准节的连接处设置有撑托炸药的托盘，爆破管的一端设置有底座，爆破管的另一端设置有顶盖，托盘的盘面上设置有导爆索穿过的通孔，导爆索由底座向上依次穿过托盘上的通孔并且由爆破管的顶盖开设的通孔引出托盘上还设置有裂缝，系统能够提高钻孔效率的同时，减弱煤矿复杂地质环境对装药的影响，防止爆破气体过早溢出。
本发明属于矿产能源及深部岩土工程生产技术领域，公开了一种煤炭矿井三维地应力场优化反演方法、系统、介质及应用，通过获取深部煤炭生产过程的数据构建精细化地质模型；同时确定煤岩物理力学属性参数以及实测点的地应力大小及方位，构建有限元数值模型、煤炭矿井地应力最优化反演模型，确定最优边界约束和边界荷载施，进行正向计算分析，得到煤炭矿井三维地应力场数据体；将三维地应力数据体进行分析处理，得到研究矿井三维地应力分布特征及其变化规律。本发明能够在各种性质迥异、结构复杂的煤系地层赋存特点和自然地质构造及人为工程影响的前提下，较为准确地确定矿井地应力场分析模型的边界条件，分析整个矿井区域内三维地应力的分布规律。
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本发明公开了一种沿海地下水截流方法，包括如下步骤：a、地质勘探，在距离沿海岸线10km处对地质进行勘探，确定钻井位置，每隔500m选取一个钻井点；b、钻井；c、安装泵系统，在井与井之间安装管道与抽水泵，在所述管道上安装电磁阀，在安装时确保每个所述电磁阀均处于关闭状态；d、安装监控系统；e、运行。有益效果在于：本发明通过截流即将流入大海的地下水作为水源，为全国各大城市提供水源，水源充足，可以解决华北缺水的问题，用水便捷，供水线长，可以方便附近城市就近取水，而且取用的是地下水，无污染，对生态环境影响较小。
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本发明公开了一种基于BFGS算法的概率积分模型中参数的反演方法，包括以下步骤：(1)给定观测点的坐标及观测点实测的下沉值、水平移动值，工作面地质采矿条件参数和初始概率积分参数。将工作面地质采矿条件参数、概率积分参数初始值和观测点坐标代入概率积分公式，预计观测点的下沉值和水平移动值；(2)将步骤1中的预计下沉值和水平移动值与观测点的实测下沉值和水平移动值作差，构建误差函数；(3)根据步骤2中构建的误差函数作为目标函数，使用BFGS算法，反演出该工作面的概率积分参数。本发明首次将BFGS算法应用于概率积分参数求取，能够解算出全部概率积分参数，具有求取参数精度高，曲线拟合效果好的优点。
本发明公开了一种基于FLAC 3D数值模拟的断层注浆加固效果评价方法，包括：依据工程地质条件，建立符合实际的数值模型；根据岩石力学性能测试结果，分别赋予注浆前和注浆后的参数条件；对数值模型进行加载模拟，输出模型塑性破坏分布图与位移曲线；对比注浆前后模拟结果，对注浆效果进行评价。本发明依据工程地质条件，利用FLAC 3D数值模拟软件建立数值分析模型，通过提高围岩的力学强度参数来模拟注浆后的岩层物理力学性质，进而对比注浆前后位移曲线与塑性破坏分布，更能直观合理的评价断层注浆加固效果，且操作简单，易于实际应用。
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本发明公开一种低渗透性含水层群孔疏降多目标优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：据采掘工程布置图确定疏降水区域的水位控制点；S2：收集研究区的地质与水文地质资料，明确待疏降含水层的渗透性并确定控制点安全水位及降深等参数，并计算放水孔的最大降深；S3：构建疏排钻孔候选位置；S4：设置放水孔贯穿含水层程度以及设置孔数n、单孔流量Q以及水位控制点的降深S的约束条件；S5：运用多目标优化方法求出模型的最佳Q、n值；S6：讨论优化模型，并指导生产实践。本发明疏降多目标优化的方法通过在群孔放水中如何优化钻孔数量以及钻孔流量，保证达到疏降目标的同时有效减少煤矿开采成本和对生态环境的破坏程度。
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本发明公开了一种井间并行电阻率CT测试方法，是对钻孔间地质条件及构造特征进行探查的一种物探技术。通过在两两钻井之间布置测试系统，形成64个电极的井间测线，采用并行电法数据采集技术进行单极或偶极供电与测试，获得井间电性采集数据，形成井间不同电极间层析数据体。通过井间电阻率层析成像技术实现对测试区域电阻率及激电参数成像，进一步评价其岩层及构造特征状况，获得地质解释成果及认识。该套测试系统可完成1200m深井的数据采集。
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本发明公开了一种共伴生资源矿区水与瓦斯综合利用系统及应用方法。所述共伴生资源矿区水与瓦斯综合利用系统，包括地质机构、运行机构、开发机构、修复机构、转化机构，地质机构设置表层、铀藏、煤藏、油气藏，运行机构设置油气罐、蓄水湖、集铀液罐、溶浸液制备罐、抽液泵、注液泵、抽液井、注液井、注液管、抽水泵、抽水井、输水管道、采油机、油气丛井、油气管道，开发机构设置采煤充填体、沿空巷道、充填管、混凝土体、连通阀，修复机构设置净水池、净化器、蓄水池、注水泵、注水井，转化机构设置集气室、尾气室、燃烧室、充填墩、输气管、导热管。本发明通过五大机构配合，实现共伴生资源矿区全生命周期能源化与功能化高效开发利用。
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本发明公开一种大倾角煤层飞矸致灾精准模拟实验台及应用方法，包括飞矸滑道凹槽模型、飞矸启动模型、挡矸模型、测速模型。本发明利用飞矸启动模型发射岩块，采用飞矸滑道凹槽模型、挡矸模型分别模拟工作面底板和飞矸防护系统，最后通过测速模型进行飞矸运动轨迹的监测与记录，通过各模型间的高效配合，实现不同地质条件下大倾角煤层飞矸致灾的精准实验模拟。本发明提供的一种大倾角煤层飞矸致灾精准模拟实验台可进行多角度、复杂地质条件下飞矸致灾全过程的精准物理模拟，对大倾角煤层飞矸防治具有重要意义。
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本发明公开了一种滑移泄压式特种锚杆,包括杆体，杆体的轴向上安装有至少一个泄压模块，杆体上设置有注浆通道、端部部分、泄压环，泄压环外套装有泄压模块，泄压模块与泄压环之间发生轴向移动以进行泄压；泄压模块包括两个泄压座、两个泄压半环，两个泄压座、两个泄压半环分别安装在泄压环的两侧，每个泄压半环与对应的泄压座之间分别安装有一个第一弹簧，第一弹簧对泄压半环施加阻碍其向对应泄压座移动的弹力；两个泄压半环可在泄压盖板内侧沿着杆体轴向滑动；泄压座与锚孔壁相对固定。本发明可以通过泄压模块进行主动泄压，从而在冲击地压、地质活动时自动释放应力，可以应对地质活跃、冲击地压多发的支护环境。
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本发明提供了一种用于预测矿井坍塌及人员定位救援的井下安全预警装置，属于井下安全预警领域，包括STM32主控制器、地质硬度检测模块、矿井大裂痕检测模块、井下人员定位模块和报警模块；所述地质硬度检测模块包括89C51单片机、双输出开关电源、压力传感器、湿度传感器、信号放大器和液晶显示器；所述矿井大裂痕检测模块包括电子监控器、振动传感器、X射线衍射仪和模数转换器；所述井下人员定位模块包括人体热释电红外传感器、红外扫描图像、无线传输、人员分析与定位；所述报警模块包括振动频率显示器、人员位置显示器、蜂鸣报警器和闪光灯报警器。本发明可有效预测矿井坍塌时间，准确定位井下被困人员，减少矿难发生率。
本发明提供一种孔隙型含水基岩段煤矿立井单层井壁外荷载设计取值方法，本方法包括如下步骤：S1假定井壁为贴壁式状态，分析井壁的外荷载，计算出井壁外荷载的表达式；S2根据步骤S1计算出的
的表达式来判别井壁的状态；S3根据步骤S2中所判别出的状态分别进行相应的荷载解析，并得出井壁为贴壁式衬砌时的井壁外荷载解析为
井壁为离壁衬砌时的井壁外荷载解析为Pb；S4根据步骤S3所得到的结果带入已知的地层参数和立井井壁初步设计的尺寸参数，得到井壁外载荷的取值区间，再根据所设计的地层参数在取值区间内选取井壁的外荷载值。本发明所得到的井壁外荷载更符合实际工况，更有利于针对具体的地质条件下的立井施工的顺利进行。
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本发明涉及一种基于GIS和断层分维的断裂构造复杂程度评价方法，步骤包括：步骤A，统计并处理断层，选择合适的步距开始分维；步骤B，根据分维结果求解分维值；步骤C，将分维值赋值给方格中心点并绘制等值线图，取等值线上对应矿区钻孔坐标处的分维数值；步骤D，在GIS中建立断层分维矢量分区图；步骤E，结合矿区其他地质资料对分区图作综合评价分析。本发明可以弥补原本以断层分维方法描述断层构造复杂程度的不足，可将断层分维理论与其他方法相结合对矿区地质构造复杂程度做综合分析，逻辑清晰，过程简单明了，便于学习和推广。
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一种煤层开采底板灰岩水防治方法，可解决我国石炭二叠系煤炭资源开采过程中，容易发生底板灰岩水害的技术问题。包括以下步骤：S100、煤层底板灰岩水文地质条件综合勘探；S200、划分煤层底板灰岩岩溶含、隔水层位置，确定实施改造具体层位；S300、根据具体层位实施注浆改造和疏水降压；S400、采用物探对煤层底板垂向导水通道进行探测，然后注浆封堵；S500、基于注浆改造层进行探测验证与钻探取芯分析相结合，综合评价注浆和治理效果，确定安全开采可行性。本发明在煤层底板灰岩水文地质条件综合勘探基础上划分出底板灰岩岩溶含、隔水层，并确定实施改造具体层位，实施注浆改造与疏水降压，并采用物探对通道进行探测，然后注浆封堵。最后采用突水系数、数值模拟、物探与钻探检测多种方法综合评价，确定安全开采可行性。
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本发明提供了一种煤巷穿层瓦斯防治钻孔设计计算方法，所述计算方法包括：S1、预抽煤巷穿层钻孔的设计模型确定以及设计；S11、穿层钻孔设计：依据数据库、规则库、输出参数进行设计；S12、各钻场终孔点坐标；S13、各钻场开孔点坐标；S2、穿层钻孔设计模型确定以及设计；S21：穿层钻孔设计规则；S22：穿层钻孔计算。本发明基于动态三维瓦斯地质模型，建立瓦斯防治钻孔信息数据库、提出瓦斯防治无人化智能钻孔设计原则与方法，实现了三维瓦斯地质模型的自动建立与精准纠正、抽采单元的自动划分与更新、钻孔智能设计与动态调整、钻孔合理性评判以及智能补救。
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本发明提供一种岩层产状参数获取和计算方法，其中，包括：获取得到巷道一帮岩层伪倾角和迎头剖面岩层伪倾角；获取巷帮揭露岩层的初始位置；根据所述初始位置、巷道一帮岩层伪倾角和迎头剖面岩层伪倾角，通过画法计算得到岩层走向、倾向和倾斜角。采用上述岩层产状参数获取和计算方法，可以根据实际生产中很容易测量确定的巷道一帮岩层伪倾角、迎头剖面岩层伪倾角和巷帮揭露岩层的初始位置，通过画法计算得到岩层的产状，从而避免了在复杂环境中使用地质罗盘，使井巷工程、隧道工程中地质资料收集整理更加安全、高效，节约了测量所需的人力成本和时间成本，具有积极的实际推广意义。
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本发明公开了一种天然源煤槽地震波勘探方法，先在巷道内布设观测系统，然后利用观测系统进行天然源槽波数据的采集，由于天然源槽波的频散特征与煤层厚度、煤层纵横波速度以及围岩纵横波速度相关。接着采用扩展空间自相关法提取出天然源槽波的频散特征曲线；并采用波长深度转换系数法对获得的频散曲线进行解释，从而能得出巷道周围煤层及围岩不同深度各自的纵横波速度剖面图，最后根据煤层及围岩不同深度各自的纵横波速度剖面图确定周围煤层及围岩的地质信息。本发明通过利用天然源槽波进行地质探测，使其能在保证对煤层进行精准探测的前提下，具有观测系统布设方便使其每次探测效率高，且探测范围较广。
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本发明公开了一种针对煤矿顶板放水试验求取渗透系数方法，包括以下步骤：根据矿区水文地质条件，设置顶板本次放水试验所需的放水孔、并选定观测孔；收集本次放水试验之前预定时间内，在工作面钻孔放水的条件下观测孔的观测数据，即时间‑水位数据；打开本次放水试验的放水孔，以某一恒定的水量开始放水，并同步观测观测孔的水位，以获得放水过程中观测孔时间‑水位数据；利用总降深减去预测的工作面钻孔造成的降深，获得本次单孔放水试验的放水孔单独对观测孔造成的降深；以及利用本次单孔放水试验的放水孔对观测孔的降深来计算含水层渗透系数。本发明消除了放水试验过程中由于其他工作面疏放水干扰，提高了矿井水文地质参数值的准确性。
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本发明涉及一种地质钻探装备，公开了一种模块式钻杆自动运移装置，其包括机械手底架(2)，机械手底架(2)上设有能够360°旋转的转动件(3)，转动件(3)上固定有钻杆运移机械手(4)，钻杆运移机械手(4)包括固定在转动件(3)上的连接架(401)和设置在连接架(401)上的机械手抓取部(6)。本发明能够实现钻杆运移机械手(4)整体回转，360°抓取、运移钻杆，将钻杆装卸由人力作业转变为自动化作业，提高地质钻探的自动化水平。
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本发明提供了一种测试孔隙度、给水度与渗透系数的循环实验装置，该装置主要由砂土容器、滤网、测压板、稳压供水箱、水箱、水泵、升降支架、若干进水管、若干出水管以及若干开关阀门等组成。本发明使用方便，可同时测定孔隙度、给水度以及渗透系数等水文地质参数。可以进行定水头、不定水头情况下的达西渗流实验，并能在实验中做到水资源的循环利用，如能应用于水文地质研究中，作为教学仪器有助于学生更好理解孔隙度、给水度与各种水头变化下渗透性的测定原理；如能应用到生产实际中，可以很好地为土地利用、工程建设提供最佳的实施方案。
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本发明公开了一种共生资源矿井精准开发与退役服务系统及应用方法。所述共生资源矿井精准开发与退役服务系统，包括地质体机构、地表开发机构、地下构筑机构、退役服务机构，地质体机构设置有地表层、含矿含水层、煤层、油气储层，地表开发机构设置有综合储备库、采油机、抽注泵、抽注井、油气丛井、抽注管、输油管，地下构筑机构设置有智能采煤充填体、工作面、运输巷道、回风巷道、煤柱、坝体、运维走廊，退役服务机构设置有净化池、补给池、储油池、净化泵、补给井、水驱井、净水体。本发明通过四大机构的密切配合，开展既定工艺时序下共伴生资源开发，充分发挥废弃储层空间功能，实现共伴生资源全生命周期安全精准开发与废弃储层绿色高效利用。
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本发明公开一种钻孔分层充填方法，具体包括以下步骤：S1、根据地质钻孔岩性对地质岩组进行划分，并绘制岩层位置图；S2、测试不同岩组的密度、强度及变形参数；S3、选择填充材料，利用交叉试验的方法，获得不同岩组的填充材料配比；S4、将测温光缆垂直的植入钻孔中；S5、预计不同岩组所需的注入量，按照1.5倍体积进行准备注浆；S6、利用测温光缆的变化准确定位已充填位置，结合岩层位置图，达到准确分层充填的目的。本发明利采用不同配比的填充材料，其密度、强度及变形参数与对应岩层吻合，再利用测温光缆的变化准确定位充填位置，可以准确分层充填，解决了因统一材料无差别注浆充填导致监测误差较大的问题。
本发明公开了一种基于FLAC3D内置FISH语言的采动塑性区体积确定方法，包括：步骤A，收集具体矿区的地质资料，包括地层岩性、厚度、岩石力学参数等；步骤B，基于相应的实际地质情况，将其概化为数值模型，利用FLAC3D软件建立采动破坏模型；步骤C，利用FLAC3D内置FISH语言编写相关命令流，分别遍历不同破坏类型的采动塑性单元体，获取单元体的体积累加求值并输出到文本文件中。本发明依据FLAC3D内置FISH语言，具有一定的新颖性，且本发明操作简单，易于实际应用，为采动塑性区的体积确定提供了一种新的方法和思路。
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本发明公开了一种基于最小二乘‑粒子群策略的直流电阻率联合反演方法，采用直流电阻率法对选定区域进行地质勘探，获得实际观测数据dobs；首先构建初始电阻率模型m0，利用有限元法进行电阻率正演计算，得到正演响应f1(m)；将获得的正演响应f1(m)和实际观测数据dobs代入初始反演目标函数中，使用最小二乘法进行直流电法电阻率的反演，得到反演电阻率数据集m1；将反演电阻率数据集m1作为新初始电阻率模型m2，利用粒子群算法求解更新后的反演目标函数φ2(m)；最后采用更新后的反演目标函数φ2(m)进行直流电阻率法反演探测，获得空洞的精确位置，进而得出岩溶地质发育带的大小、延伸方向和埋藏状态。
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