有耗媒质中任意入射角电磁波传播衰减特性研究

为提高无线电波透视技术的探测精度,给出了含入射角度参数的振幅衰减常数表达式。指出在工作频率和媒质参数一定的前提下振幅衰减常数与电磁波入射角度两者满足正弦关系,在0 ~仔/2区间,振幅衰减常数的值随入射角度的增大而增大。采用改进的振幅衰减常数计算得到的数据进行无线电磁波层析成像,结果表明：改进后的振幅衰减常数计算得到的数据层析成像效果显著优于经典振幅衰减常数得到数据的层析成像效果,层析成像剖面图与实测地质剖面吻合较好。证明了采用改进后的振幅衰减常数可以在一定程度上提高无线电波透视的精度     

随钻伽马测井系统在顺煤层钻进中的应用

介绍了基于无线电磁波传输的随钻伽马测井系统在顺煤层瓦斯预抽采钻孔受控钻进施工中的应用,主要介绍了系统组成、工作原理及其应用开展情况。在山西伯方煤矿对电磁波随钻伽马测井系统进行了煤矿井下随钻应用,结果表明:仪器能够满足随钻测量的实际生产需求,指导钻具沿煤层钻进,有效提高钻进效率,降低施工成本。     

矿用电磁波随钻测量仪在定向钻进中的应用

为了提高定向钻进的效率和降低定向钻进配套设备成本,中煤科工集团西安研究院有限公司开发了矿用电磁波随钻测量仪系统。该系统以普通钻杆来进行随钻参数的信号传输,具有随钻和无线测量两大特点。目前,该测量系统已经在煤矿井下定向钻孔施工中进行应用,随钻测量超过20个钻孔,累计进尺约超过10 km,取得了良好的应用效果和示范作用。     

用高分辨率电磁波层析成像技术探测工作面煤厚

介绍了高分辨率电磁波层析成像技术原理及探测工作面煤厚的工作方法。     

矿井孔-巷无线电磁波透视探测方法

为了提高无线电磁波透视技术的探测精度,并且使该方法能够在独头巷道进行使用,确保煤矿的安全高效的开采。研究了采用了矿井巷道发射,钻孔接收电磁波信号的方式,借助钻孔岩层的屏蔽作用,在降低接收信号的外部干扰的同时,开拓了无线电磁波透视技术新的使用方法,即孔-巷无线电磁波透视的探测方法。分析了传统无线电磁波透视探测方法的特点及探测过程中存在的主要问题,根据目前矿井探测地质任务的要求,提出了适用于复杂地质条件下的孔-巷无线电磁波透视探测方法。研究了孔-巷无线电磁波透视的基本理论,认为无线电磁波透视探测准确性与电磁波入射角度有关,无线电磁波透视的衰减系数与煤(岩)层电导率、介电常数有关;研究了适用于孔-巷无线电磁波透视的专用接收天线装置,研究了适用于孔-巷无线电磁波透视的施工布置方法;以掘进巷道与钻孔结合的地质模型为例,通过模拟分别研究电磁波在煤层中遇到断层和陷落柱时的波场特征及信号响应规律,研究电磁波对地质异常的响应特征。发现孔-巷无线电磁波透视的探测方法与传统矿用无线电磁波透视相比适用范围更广,并且能够更加精确的探测隐伏构造的赋存情况。现场试验和验证情况表明,矿井孔-巷无线电磁波透视技术能够更精准的反映地质异常的位置,可有效开展独头巷道中的地质探测任务。     

矿用电磁波随钻伽马测井仪在桑树坪煤矿的应用

桑树坪煤矿地质条件复杂,其奥陶系灰岩中含有薄层的泥岩,具有很强的隔水性,需在开采前对钻孔进行探放水,利用普通的定向钻进很难准确找到含水层的位置。介绍了矿用电磁波随钻伽马测井仪在此地区探放水中的应用,主要介绍整个系统的工作原理、及试验测试情况;试验结果表明矿用电磁波随钻伽马测井仪测量的钻孔轨迹及地层的伽马值可以为桑树坪煤矿奥灰系的探放水提供实时的地质导向。     

井间电磁波CT法在工程中的应用

主要阐述了通过在某公路大桥桥梁桩基附近施工钻孔,然后在钻孔中进行井间电磁波CT法勘察,并且结合钻孔取样资料,验证井间电磁波CT技术探测结果这一工程应用实例,最终证明井间电磁波CT技术在桥梁桩基岩溶探测中是一种切实有效的物探勘察方法。     

矿用电磁波随钻测斜仪在松软煤层钻进中的应用研究

在松软煤层钻进中,因煤层起伏变化,容易出现采用常规回转钻进顶板或底板钻孔施工不到位和采用基于水力驱动的随钻测量系统易造成塌孔和埋钻等问题,基于此,提出了矿用电磁波随钻测斜仪配套空气动力螺杆马达进行松软煤层顺层钻进的新思路,开发了基于无线电磁波传输的随钻测量系统及基于空气驱动的螺杆马达等关键技术与装备,并在淮河能源集团潘三煤矿开展了可行性试验应用。应用结果表明,矿用电磁波随钻测斜仪能够满足在松软煤层顺层定向钻进的实际生产需求,指导钻具沿煤层钻进,降低无效进尺,有效提高见煤率及瓦斯抽采量。     

瓦斯富集区多频电磁波CT同步透视技术研究

为探明回采工作面瓦斯富集区域,基于电磁波CT透视理论与SIRT层析成像,对不同介质和瓦斯富集区不同频率的电磁波衰减变化曲线和透视层析成像特征进行了数值正演模拟研究,提出了多频电磁波同步透视方法,并在演马庄煤矿开展了瓦斯富集区多频电磁波CT同步透视现场试验。研究结果表明:电磁波CT能够有效探测瓦斯富集区,相对正常煤体,瓦斯富集区呈现为电磁波弱衰减的特征,且频率越高,衰减越严重;高频电磁波相对低频电磁波,衰减幅值稍大,透视距离短,但响应较强;多频同步透视技术可利用高频的高敏感度、响应强的特性和低频的长透距性,透视探测效率快、精度高;井下现场试验验证了多频电磁波CT同步透视技术能够高效、准确识别回采工作面中的瓦斯富集区,可推广应用煤矿生产一线。     

基于电磁波CT技术的复杂地质异常探测

溶洞、洞穴、溶蚀破碎带和岩石裂隙区对水电工程建设具有潜在的威胁.为此,本文使用跨孔电磁波层析成像技术准确地探明了清江水布垭水电工程左岸5个钻孔中的地下地质异常.该方法是采用对称偶极天线在一孔中发射电磁波,使用鞭状天线在另一孔中接收电磁波场强,应用快速稳定的联合迭代重建算法(SIRT)反演重建地下介质的吸收系数分布.该典型实例测试结果表明,电磁波CT在碳酸岩和灰岩地区探测地下地质异常体不仅效果好,而且精度高,在大型水电工程安全监测中具有广阔的应用前景.     

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。     

坑透技术在九里山矿构造预测中的应用

为保证九里山矿井的安全生产,在14141工作面实施了坑透技术实验进行构造预测。通过分析工作面实际情况及井下探测频率实验,确定了坑透电磁波频率和测点布置方案。通过对比电磁波衰减系数层析成像与运输底抽巷实揭资料表明:实验进展顺利,数据可靠;无线电坑透探测结果与地质实际吻合性较好,精确度较高;坑透技术在煤矿生产中具有良好的应用效果。     

随钻测振在井下钻孔钻进监控中的应用

在分析随钻测振原理的基础上,采用随钻测振仪对王庄煤矿9102工作面风巷高位抽采钻孔钻进过程进行了监测分析,综合采用方差分析、能量分析、耗时分析、钻速分析和频谱分析等方法,对钻孔随钻测振数据进行了处理,试验结果与实际相吻合,表明随钻测振方法能够有效应用于井下抽采钻孔钻进监测。     

钻孔测井技术探测覆岩结构及其关键层判识

关键层对采场覆岩运动起主要控制作用,其破断对工作面矿压显现有较大影响。为了探测工作面顶板覆岩结构并判别覆岩运动中的关键层,基于随钻测振数据与岩石强度耦合关系,在山寨煤矿井下有代表性位置采用钻孔取芯、钻孔窥视、随钻测振3者相结合的方法,通过钻孔窥视和岩样力学试验得到岩石岩性及其强度的精准探测结果,并对钻杆的振动能量与岩石强度进行拟合分析,建立了相关岩体结构识别模型,最终对覆岩中的关键层进行判别。结果表明:岩石静、动弹性模量以及抗压强度3种力学参数都分别与测振能量呈正相关关系,由此可应用KSPB软件对煤层顶板覆岩进行关键层精准判别。     

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。     

前探钻孔在石门掘进中防突机理及应用

土城矿在石门掘进中用超前探钻探测煤层位置,防治了煤与瓦斯突出。介绍了超前探钻工艺及钻孔参数。     

钻孔测井技术探测覆岩结构及其关键层判识

关键层对采场覆岩运动起主要控制作用，其破断对工作面矿压显现有较大影响。为了探测工作面顶板覆岩结构并判别覆岩运动中的关键层，基于随钻测振数据与岩石强度耦合关系，在山寨煤矿井下有代表性位置采用钻孔取芯、钻孔窥视、随钻测振3者相结合的方法，通过钻孔窥视和岩样力学试验得到岩石岩性及其强度的精准探测结果，并对钻杆的振动能量与岩石强度进行拟合分析，建立了相关岩体结构识别模型，最终对覆岩中的关键层进行判别。结果表明：岩石静、动弹性模量以及抗压强度3种力学参数都分别与测振能量呈正相关关系，由此可应用KSPB软件对煤层顶板覆岩进行关键层精准判别。     

应用钻孔电磁波法探查城市浅部空洞

在城市繁华区段的地下探查中，可选物探方法极为有限。本文通过应用钻孔电磁波法对山东某市一地下浅部坑道的成功探测实例，说明了钻孔电磁波法在近地表目的体探查中的有效性。     

矿井长钻孔随钻轨迹测量技术研究

针对煤矿井下长钻孔轨迹测量的问题,采用了2种长钻孔随钻轨迹测量方法,可用于煤矿井下水平钻孔或定向钻孔无缆随钻测斜,随钻测量并记录钻进方向的倾角、方位角;对最小曲率法、均角全距法的钻孔轨迹数据计算方法进行了研究,分析了钻孔轨迹测量中常见的误差原因及校正误差的方法,通过实测钻孔轨迹数据分析钻孔轨迹测量数据分析方法与测量效果。通过理论与实测数据研究得出,该随钻钻孔轨迹测量技术与误差校正方法提高了钻孔轨迹测量精度,能够很好地用于矿井长钻孔的轨迹测量。     

基于FDTD的电磁波在煤中传播特性

针对矿山灾害事故发生时,逃生通道被堵,被困人员位置难以确定这一难题,以钻孔生命雷达为手段,开展了电磁波在煤矿井下传播规律的研究。采用时域有限差分法(FDTD)建立井下二维空间磁场(TM)模型,利用Gpr Max和Matlab数值软件对模型进行正演模拟计算。通过理论分析与正演模拟,研究了天线中心频率、激励源、煤质与煤温等条件改变时,反射波的幅值强度与反射系数变化规律,目标的探测时间与分辨率,揭示了电磁波在煤体中的传播规律。研究结果表明:天线中心频率为600 MHz的Ricker激励源是最佳探测方式;电磁波在烟煤中的传播速度最快,褐煤居中,无烟煤最次;电磁波在煤中的传播速度随温度的增加而增大,人体反射波幅值强度则随之减弱;人体反射波幅值强度与探测距离呈对数函数关系,据此提出建立相应数据库;确定了生命雷达与被困人员之间煤体厚度的计算方法。研究结果可为生命雷达系统的研发和现场救援探测数据的解释提供参考与支撑。