煤矿瓦斯富集区电磁波多频同步CT探测技术研究与应用

为了快速有效探测回采工作面瓦斯富集区,基于无线电波透视和联合迭代层析成像原理,建立瓦斯富集区正演模型,采用0. 3、0. 5、1. 5 MHz 3种频率同时进行电磁波CT探测,通过综合曲线和相对衰减系数等值线图来分析其接收场强值、吸收系数及相对衰减系数的变化特征,并在马兰煤矿28118工作面开展了多频同步CT探测试验。研究结果表明:瓦斯富集区相对于正常煤层,从低频到高频,其接收场强值越来越小,吸收系数和相对衰减系数越来越大;综合曲线中实测场强值和相对衰减系数值有明显的交点,相对衰减系数成果图有明显的强衰减区,高频对异常的分辨能力较高。电磁波多频同步CT探测技术能够识别回采工作面中的瓦斯富集异常区。     

多频无线电波透视技术在演马庄煤矿中的应用

无线电波透视在演马庄矿应用中,高频的1.5MHz对异常响应较明显,但衰减较快,低频的0.3MHz、0.5MHz衰减较慢,但对异常响应稍弱,3个频率的综合应用效果更佳。多频无线电波透视利用多频同步分时探测工艺,实现了3个频率的同时探测,降低了工作量,提高了工作效率。便于综合利用3个频率的探测成果研究回采工作面内部地质异常的发育情况,提高了解释精度,为煤矿安全生产提供了技术保障。     

无线电波探测瓦斯富集区理论与方法

为了准确预测煤层回采工作面瓦斯富集区情况,基于矿井无线电波透视理论,对瓦斯压力与无线电波透视曲线变化关系进行了物理试验,并根据井下回采工作面实际情况进行了煤层瓦斯富集区的无线电波曲线变化特征的正演模拟,探讨了无线电波透视探测瓦斯富集区的曲线特征,并在煤矿井下进行试验。研究得出,煤层瓦斯压力与无线电波透视衰减曲线呈现一致性变化,煤层瓦斯富集区的存在会造成无线电波坑透的异常区域,相对于正常煤层接收机接收值来说,煤层瓦斯富集区的异常曲线整体呈现接收值偏小,而且中间区域衰减的更大些,两边相对衰减的小些,形成一个“蝙蝠”形状。经过在煤矿井下的实验验证,无线电波透视成果结合地质资料分析,可以用来较为准确地划分煤与瓦斯突出危险区。     

无线电磁波透视信号响应与数据校正方法研究

为了提高无线电磁波透视技术的探测精度和探测准确性,确保煤矿回采工作面的安全高效开采,研究了无线电磁波透视在矿井巷道发射中巷道金属体等干扰因素对发射电磁场信号的影响。由于无线电磁波透视探测结果受发射场源信号影响,通过对发射场源信号的基本理论、数值模拟研究,发现经过校正后的无线电磁波透视发射电磁场辐射响应,可以大大提高探测准确性。通过对无线电磁波透视电磁辐射响应特征的分析与校正,经过现场试验和验证,表明无线电磁波透视技术发射信号电磁辐射响应校正技术与方法能够更加精准地反映地质异常的位置,应用效果良好。     

煤层瓦斯富集区时频域低频阴影检测

为了研究地震波在含气地层传播过程中地震波能量衰减、波形变化、横向连续性的变化等特征,实现三维地震资料瞬时谱分解,检测瓦斯富集区的低频阴影特征,在已有煤矿实际地质资料分析基础上,构建了具有代表性的煤层瓦斯富集区地质模型。通过黏弹性地震波动方程正演数值模拟获得了模拟地震记录剖面,并借助于S变换实施了地震剖面时频分析,获得了不同频率成分的处理结果。对比分析结果表明:横向上,煤层瓦斯富集区较原生煤反射振幅更强,且煤层底面反射同相轴整体下拉,瞬时频率降低,具有低Q值的瓦斯富集区地震波高频能量衰减严重,低频成分衰减慢,低频(30 Hz)瞬时剖面中对应瓦斯富集区下方表现为强能量团,当频率增加到60 Hz及以上,瓦斯富集区能量明显低于低频瞬时剖面中对应位置的能量,呈现出明显的"低频阴影"现象。选取核桃峪矿区实测三维地震资料实施时频分析处理,并重点针对8号煤层的地震反射特征和时频谱属性进行对比分析,结果表明煤层瓦斯富集区具有与正演模拟结果完全一致的"低频阴影"特征。利用"低频阴影"不仅能预测煤层瓦斯富集区,而且可以刻画富集区的边界和空间展布,减小三维地震勘探资料预测煤层瓦斯富集区的多解性;经后期实际钻采结果验证,结果吻合较好,证明了利用"低频阴影"检测瓦斯富集区的可行性。     

多频无线电波透视探测技术在煤层冲刷带探测中的应用

煤层冲刷带通常会引起煤层形态和厚度的变化,给煤矿开采带来不利影响。利用煤层冲刷带与煤层之间存在电性差异,采用多频无线电波透视探测技术可以有效圈定煤层冲刷带。结合不同频率及探测点距条件下电磁波透视探测成果,分析了不同条件下电磁波透视探测的适用性。实际探测成果表明,电磁波透视探测技术是一种有效的回采工作面地质异常体探测手段,在保证透射电磁波信号强度的前提下,探测频率与较小的探测点距能有效提高分辨率。     

综合物探方法在隐伏导水地质构造探测中的应用

为了准确预测煤层回采工作面地质构造及富水情况,基于矿井无线电波透视及瞬变电磁理论,对工作面中导含水隐伏地质构造进行无线电波曲线变化特征的正演模拟,探讨了无线电波透视探测导含水隐伏地质构造及随介质电阻率变化曲线特征,并在煤矿井下进行试验。研究得出,当隐伏地质构造含水且呈现低阻时,无线电波透视衰减曲线相对于透过高阻地质构造衰减幅度更大。回采工作面的采动变化会导致工作面内部形成新的导水裂隙带,因此结合无线电波透视技术和瞬变电磁技术,可以动态分析新的导含水地质构造的形成。经过在煤矿井下的试验验证,无线电波透视和瞬变电磁成果结合地质资料分析,可以相对准确判断工作面地质构造及富水区域的范围。     

水力压裂增透效果综合物探检验技术研究

为检验煤矿瓦斯治理工程中水力压裂增透影响范围,采用电磁波CT法、矿井瞬变电磁法及矿井高密度电法等3种物探方法,分别在水力压裂前后对工作面穿层钻孔压裂区进行探测试验,研究了各物探方法对水力压裂的地球物理响应特征,并验证其有效性。研究结果表明:压裂钻孔周围煤岩层的电性参数在注水压裂后发生了明显变化,电磁波CT法表现为在压裂钻孔位置5～15 m内的围岩场强衰减增大,瞬变电磁法表现为在压裂钻孔附近约20 m范围的视电阻率降低约1. 5～2. 0倍,矿井高密度电法表现为相对低阻区由压裂钻孔侧向探测巷道方向延展的特征。瓦斯抽采及回采揭露情况与试验结果基本相符。     

煤层变薄区坑道无线电磁波透视异常响应特征

准确圈定火成岩侵入造成的煤层变薄区,有利于综采工作面高产高效。采用无线电磁波透视法对受火成岩侵入的采煤工作面进行了探测,基于综合曲线分析得到初始辐射场强与煤层吸收系数关系,进行绝对衰减层析成像重构,使用吸收系数β值大小可表征透视异常响应特征。层析成像结果与实际煤层厚度对比分析表明:1)火成岩侵入造成的煤层变薄区在绝对衰减层析成像图上有明显的透视异常反映,其分布范围与透视异常区基本吻合,无线电磁波透视探测煤层变薄区可行;2)异常区域吸收系数值β跟火成岩侵蚀厚度有关,根据异常区域吸收系数β与煤层吸收系数的大小关系可以确定煤层残余厚度。     

坑透资料的几种不同方法

通过对电磁波坑透探测原理的分析及在矿井的实际应用,对绝对衰减层析成像、相对衰减层析成像、中值法、评分法,平均法五种处理方法的探测效果进行评价,通过对五种方法的比较,能够找到理想的处理方法,从而更准确地反映工作面能的地质异常,更好地为矿井回采进行服务。     

浅谈瓦斯富集区对透射槽波的响应特征及反演参数的相关性

通过模拟并在寺家庄煤矿开展探测试验,从瓦斯富集区导致的煤层波动力学特征变化的地震响应特征为切入点,分析瓦斯富集区槽波响应特征与槽波可反演参数的相关性。     

大透距高分辨率电磁波CT精细探测研究

提高分辨率和增大探测距离一直是困扰煤矿回采工作面电磁波CT探测的关键问题。采用正则化反演算法和低频率高密度的发射采集系统,实现了高分辨率和大探测距离的电磁波精细探测目的。工程应用探测结果及验证表明,通过正则化反演算法提高分辨率对探测宽度超过250 m工作面的内部构造是可行的。该研究可为宽大工作面安全回采提供可靠资料,具有一定的应用前景。     

无线电波透视探查地质异常区的应用与分析

当煤层中存在地质异常区,如断裂构造、陷落柱以及富集水的采空区等,电磁波在穿越煤层时会发生吸收、反射和折射等作用,那么构造就会引起电磁波在能量上的损耗,使得接收到的能量显著衰减,进而产生透视异常。存在地质异常体时,衰减系数就较大,反之衰减系数越小。在实际应用中表明,根据煤矿的特点,采用适当的仪器及方法,选择合适的衰减系数值,在工作面坑透探测范围内发现了相对较强衰减异常区,为下一步工作面回采提供技术支撑,确保工作面安全回采。     

无线电磁波透视成像(CT)技术在探测地质异常体中的应用及实践

岱庄生建煤矿利用无线电磁波透视成像(CT)技术,对回采工作面的隐伏地质异常体进行了超前探测工作,探明了工作面内地质异常体的位置及规模,保证了矿井的高产高效和安全生产。     

巷道无线电磁波透视成像技术在煤矿中的应用

以某煤矿现场条件为研究对象,采用无线电磁波透视法对某煤矿16705工作面的隐伏地质构造包括断层、陷落柱、岩浆岩侵入体)、煤层厚度变化等地质异常体进行探测。利用观测的全部原始数据和H0、β参数,采用不同的层析成像处理方法(绝对衰减法、相对衰减法、平均法、中值法、评分法等),得到了吸收系数色谱图。     

短工作面陷落柱无线电波透视探测研究及应用

为了准确查明回采工作面的隐伏地质构造,采用无线电波探测基本理论和层析成像方法,结合霍尔辛赫回采工作面的构造特点,建立了典型陷落柱正演模型,并基于SIRT算法对模型进行反演,研究其综合曲线变化特征与衰减系数变化规律特征;结合霍尔辛赫实际探测资料,准确预测了工作面内的隐伏陷落柱。研究结果表明:在场强、测点编号曲线平面图中,在均匀煤层中,场强值呈上凸圆弧形中心对称分布;当电磁波穿透陷落柱时,场强值会以陷落柱为中心,呈"V"型下凹对称分布;在相对衰减系数成果图中,陷落柱形成的异常区呈条带状分布,陷落柱呈条带状分布,通过横向、纵向交叉准确定位异常;当工作面较短时,可优化观测系统,加密观测可提高无线电波透视探测的纵向分辨率。     

基于槽波透射法的采煤工作面煤厚解释技术

为了探测采煤工作面的煤层厚度,选用适宜频率将在采煤工作面透射法采集的Love型槽波进行波速CT层析成像,根据波速与煤厚的负相关关系以及不同煤厚的基阶振型槽波频散曲线,结合巷道揭露煤厚以确定不同波速所对应的煤厚变化,最后将波速等值线图转化为煤厚等值线图。采用该技术在义马矿区开展了多次煤层厚度探测试验,选用185 Hz频率进行槽波速度CT层析成像,将波速1 250 m/s预测为1.5 m煤厚的等值线,共圈出5处煤厚小于1.5 m的薄煤区;根据改造巷与回采验证,预测准确率达84%,很好地指导了煤矿的安全高效生产。     

新安煤矿采空区瓦斯富集区层位及水平分布研究

采空区顶板裂隙带内富集的游离瓦斯是制约工作面安全回采的重要因素之一,而当前对采空区裂隙带瓦斯富集区认识模糊,造成工作面采空区瓦斯治理不精准且低效。以新安煤矿回采工作面为背景,结合工作面顶板岩性特征、采掘情况以及低位钻场高位孔瓦斯抽采参数情况,分析了O型圈瓦斯富集区层位及水平分布,并采用近水平高位钻孔进行了试验验证。研究结果表明,回采工作面裂隙带瓦斯富集区分别位于O型外卸压圈侧和O型内卸压圈侧,且2个瓦斯富集区存在5 m左右的高差和20 m的水平差距。该结论可对采空区瓦斯进行精准治理,实现高浓度、高纯量的采空区瓦斯治理效果。     

无线电波透视技术在探测瓦斯异常中的应用

以演马庄矿27131下段工作面实际地质情况为背景,采用无线电波透视技术探测采煤工作面中的隐伏瓦斯地质异常区域,对整个工作面的瓦斯地质异常做整体分析评价。通过采用定点扫描法3种频率对工作面进行探测,圈定3处较为集中的异常区,并分析推断引起物探异常区的原因,在27131下段工作面回采过程中都得到了进一步的验证,与采前的分析结论基本一致。     

矿井回采工作面隐蔽灾害综合物探技术研究

采用槽波地震法、无线电波透视法、瞬变电磁法、音频电透视法来查明晋煤矿区采煤工作面区域隐蔽灾害情况,提前采取防治措施以保证安全回采。探测结果表明:槽波地震法、无线电波透视法均可探测工作面内部断层、陷落柱和煤厚变化带等隐蔽地质体;槽波地震法可实现盘区以及超宽工作面探测,并可探测瓦斯富集区、应力集中区,对陷落柱反映敏感,探测精度高;无线电波透视法对断层等构造反映灵敏,可以探测中小断距断层,实现精确定位;瞬变电磁法、音频电透视法可探测工作面区域富水情况,瞬变电磁法探测范围广,可实现煤层周边区域全空间360°范围探测;音频电透视法可探测煤层内部富水情况,也可用于探测复杂采动的复采工作面,对空巷、房柱式采空区探测效果极佳。针对采煤工作面的地质条件,合理选用上述一种或几种物探方法,可实现工作面隐蔽构造的精细探测,为工作面安全回采提供保障。