综合勘探技术在采空区探测中的应用

在对煤矿采空区域进行探测时,由于采空区的地质结构以及采空区的物质组成具有很大的复杂性,因此采用单一的探测手段很难全面地对采空区进行探测。以综合勘探技术在采空区的探测应用为题,利用三维地震勘测技术、地面瞬变电磁法、井下瞬变电磁法以及钻探技术,4项技术配合使用最终实现对采空区的准确探测。     

煤矿采空区三维地震探测技术研究

三维地震探测技术是煤矿采空区精准勘察的重要手段之一.文中介绍了三维地震探测技术的基本原理以及在煤矿采空区勘察中的工作方法,论述了煤矿采空区的地震响应特征,并通过实例进行地震资料解释,选取合适的地震属性和方法识别采空区的发育位置,圈定其范围,结果表明,该技术较准确地实现了对煤矿采空区的有效勘察.     

三维地震在煤层采空区探测中的应用

地下采空区的存在对矿山建设和地面建筑的安全造成了严重的危害,已成为了一种典型的地质灾害.在论述三维地震勘探方法、技术及原理的同时,通过利用三维地震探测煤矿采空区的工程实例表明,三维地震勘探在探测采空区的分布范围效果十分显著.     

老窑采空区的三维地震勘探技术

老窑采空区严重地威胁着大型矿井的生产与安全,探测老窑采空区是地震勘探的一项难题。以韩家湾煤矿老窑采空区三维地震勘探工作为例,阐述了工程勘察中三维地震勘探的野外资料采集、资料处理与解释技术。通过对老窑采空区和煤矿综采形成的采空区特征认识、总结,结合地震剖面和提取的地震波最大振幅属性,解释了采空区的分布范围,结果与矿方钻探资料对比,相吻合,说明三维地震勘探适用于煤矿老窑采空区的探测。     

三维地震勘探技术在小煤窑采空区探测中的应用

目前,小煤窑采空区已严重威胁到国有煤矿矿井安全生产,利用三维地震勘探技术探查小煤窑采空区范围已取得了很好的效果。以三维地震勘探技术在探测陕西某煤矿周边小煤窑采空区范围为例,通过对小煤窑采空区在地震时间剖面上的反映特征分析和提取地震属性技术分析,解释了小煤窑采空区分布范围。解释结果与矿方钻探资料对比,吻合较好。     

积水采空区地井瞬变电磁法探测

提出一种在地面发射、煤矿井下巷道中接收,探测积水采空区的地井瞬变电磁法。为论证该方法的有效性,建立积水采空区理论模型进行三维数值模拟,计算结果显示积水采空区对二次场Y分量存在明显改变,通过时间测道曲线能准确反映积水采空区位置。     

微动探测技术在安徽某煤矿采空区的应用

煤矿采空区的填充物与围岩的接触面存在明显的波阻抗差异,而微动探测技术的物性基础是地下介质的波阻抗差异,如岩层中出现碎石、空洞等波阻抗小的介质,在微动成果剖面上表现为相对低速异常,所以使用微动探测技术对煤矿采空区进行探测,是一种比较理想的方法。以安徽某煤矿采空区勘测为例,使用微动探测技术采集天然场微动信号并提取面波频散曲线,通过反演计算,得到地下横波速度结构,获得观测点地下介质的分布信息,进而圈定出可能存在的采空区及影响范围,为煤矿东侧即将建设的铁路提供了地质依据。     

三维地震勘探技术应用于韩城桑树坪井田采空区探测的方法研究

以韩城桑树坪井田为例,从数据采集、处理和解释三个环节介绍了三维地震勘探技术在采空区探测的应用,突出时间剖面解释和切片属性分析在采空区判断和范围划分的重要性,为地面探测复杂地形地区煤矿采空区提供了方法依据。     

综合三维激光扫描技术在某铁矿复杂空区探测的应用

矿石开采遗留了大量的采空区,严重威胁矿山的生产安全和周边群众的生活安全.为消除安全隐患,某铁矿通过现场勘探、制定综合探测方案、实施辅助工程,应用地球物理探测、钻孔探测、三维激光扫描技术实现了揭露采空区及隐伏采空区的三维综合探测,准确掌握了空区的三维赋存形态、大小、空间坐标,为空区治理、残存资源回收设计、生产计划调整和储...     

超浅层地震勘探技术在小煤窑采空区中的应用研究

介绍了超浅层地震勘探技术在内蒙古自治区鄂尔多斯市东胜区杨家村井田工业广场应用的实例,论述了在煤矿区利用二、三维地震勘探方法探测小煤窑采空区时遇到的技术难点和所采取的技术措施及获得的效果,同时分析了该技术当前存在的一些局限性以及结合其他物探手段在探测老窑采空区等方面的应用前景。     

煤矿采空区无损探测方法研究

随着煤矿的兼并重组以及资源整合,致使小煤矿采空区成为煤矿安全开采的突出隐患,为了对小煤矿采空区进行精确的探测,采用无损探测（综合物探）法,研究了瞬变电磁法、高密度电法等原理、然后分别采用三维地震综合法、高密度二维地震法、瞬变电磁法和高密度电法对该煤矿进行了探测,研究得出,二维探测结果和三维综合探测结果,在空间上异常区域具有较高的吻合关系,然后根据该异常区域,在地面圈定了7个验证孔的坐标,由验证孔的工程勘探,验证了该煤矿采空区的位置以及形成采空区的原由,表明了综合物探法对煤矿采空区的探测是可行的、有效的,研究为同地质条件下小煤矿采空区的探测提供了技术支持。     

煤矿震动波CT反演技术的应用与分析

为解决3105工作面矿压显现的安全隐患,基于震动波CT反演技术对3105工作面进行震动波CT探测,通过实时监测3105工作面区域的震源分布,形成高密度射线穿过煤层,生成大范围、高分辨率的波速反演云图,结合煤(岩)体内震动波速与应力的耦合关系,确定了3105工作面区域内的应力分布情况.经过微震法、钻屑法验证,震动波CT反...     

煤矿采空区地震波场的数值模拟研究

为了更好地对煤矿采空区进行预测,采用Tesseral-2D正演模拟软件及煤矿井下三维地震波数值模拟软件进行了采空区探测分析,根据软件自身的特性,对煤矿采空区进行了自激自收和单炮的正演模拟。研究得出:当地震波遇到采空区时,波形会出现折曲和不光滑,在采空区的正下方会遇到类似串珠状的波形;当采空区之间的距离小于10 m时,采空区之间的串珠状的波形会相互干扰,致使波形模糊不清楚;由于煤层中巷道的存在,使得煤层底板的反射很弱的波形,具体特征为经采空区顶板反射后的波组较弱,而且相邻巷道的地震剖面则表现为底板反射中断,研究对于真实的采空区地震资料的解释和处理具有重要的意义。     

矿井巷道-钻孔瞬变电磁二维拟地震反演方法及应用

采空巷道严重威胁煤矿安全和矿工生命,因其体积规模较小,常规物探对其探测精度较差,钻探手段也很难准确命中目标,为解决采空巷道的精细探测问题,提出一种煤矿井下巷道-钻孔瞬变电磁探测方法。该方法属于一种定源动接收的二维工作方法,通过在孔口布设一固定不动的发射线框,在孔内沿钻孔移动接收探头进行三分量观测,进而实现对钻孔径向低阻地质异常体的高精度探测。该装置观测曲线形态复杂,反演难度大。通过基于CPU+GPU异步并行的时域有限差分三维数值模拟分析了其数据特征,提出了结合分时段和全时段波场反变换算法2者优势的基于相关的滑动时窗波场反变换算法对数据进行高精度波场转换,研究了二维装置的虚拟波场时距曲线特征,得出了相应的动校正算法,采用等效导电平面法构建了初始速度模型,最终在虚拟声波介质假设下通过共轭梯度全波形反演技术实现了巷道-钻孔瞬变电磁数据的拟地震反演。计算了三维数值模拟、水槽物理模拟和井下现场模拟资料的反演结果,对钻孔径向的小规模异常体取得了良好的成像效果。结合山西煤矿井下的工程实践,对该方法精细探测积水采空巷道性质、形态和规模的实用性和有效性进行了检验。研究表明:巷道-钻孔瞬变电磁探测方法是井下物探与钻探的有机结合与相互补充,能够有效应用于积水采空巷道探测。     

煤矿采空区综合勘探三维信息管理系统研究

采空区是我国煤矿发生灾害的主要灾源之一,如何对采空区进行有效管理成为一个重要的研究方向。在采空区综合勘探的基础上,建立数据仓库集中存储各种报告文档和勘查成果图纸,建立采空区三维地质体模型,通过ActiveX插件技术实现三维模型和属性信息的远程在线浏览和管理,实现“市煤炭局—县/区煤炭局—煤矿”多级用户信息共享和数据交互的一体化监管,提升煤矿安全生产水平。     

积水采空区地面-钻孔瞬变电磁探测技术

小煤窑积水采空区威胁煤矿安全生产,为有效识别钻孔旁侧遗漏的积水采空区并确定其空间位置,采用地面发射阶跃磁场、钻孔中接收三分量感应场的观测方式进行地面-钻孔瞬变电磁探测。通过构建积水采空区地电模型,正演分析了异常的响应特征及异常场随异常体电阻率、规模和相对钻孔距离变化的规律。计算结果表明:异常场的3个分量均响应明显,X,Y分量过零点与Z分量极值点对应异常体深度;X,Y分量幅值相对较小,但为纯异常场,便于识别和提取;Z分量幅值相对较强,但异常场为背景场的千分之一,不易识别和提取;由于更接近异常体,地面-钻孔观测方式相比地面瞬变电磁采集到的Z分量异常信号更强;异常响应强度随异常体电阻率降低、规模增大、距离减小而增强。基于等效电流环理论,设计了最小二乘约束反演算法,通过反演拟合异常场能获得异常体的中心坐标、倾角、尺寸等参数,实现异常体的空间定位。在陕西省榆林市某煤矿使用地面-钻孔瞬变电磁法开展积水采空区探测实验,采集的X,Y分量数据在目标层附近表现明显的异常响应特征,通过对1.0 ms和1.3 ms的异常场数据进行反演拟合,发现并推断钻孔北侧存在小煤窑积水采空区,反演结果得到后期钻孔验证,与实际揭露情况吻合。理论分析与现场实验证明:地面钻孔瞬变电磁法能有效探测到钻孔旁侧的积水采空区,实现"一孔多用"并突破"一孔之见",为小煤窑积水采空区的精细探查提供了一种新的地球物理勘探手段。     

浅层地震勘探技术在老窑采空区探测中的应用研究

根据榆林市张三沟矿煤层赋存的地质条件特点,采用浅层二维地震地球物理勘探技术进行采空区探测试验。通过对测区进行试验,选取合理的激发震源、垂叠次数、道间距等施工参数,采用优化后的参数对1.2162km的区域进行探测,并在地表施工钻孔验证探测成果。结果表明：在地形较为平坦的区域(夯重设备可以到达的区域),可采用夯重激发,单点垂叠次数为14次或16次,4m道间距接收|在地形复杂的区域,可采用人工锤击激发方式,单点垂叠次数为16次或18次,2m道间距接收|将以上参数应用于现场共探测出3处异常区,2处推断为采空区,1处推断为煤层结构变化区,并通过钻探成果验证了浅层二维地震可有效探测浅部采空区。     

基于C-ALS的三维激光扫描技术在采空区探测中的应用

进行精确的采空区探测是进行采空区稳定性分析和治理的前提。基于三维激光扫描探测技术,采用采空区探测系统C-ALS对雅满苏地下矿采空区形态进行精确探测,建立了可视化采空区三维实测模型,获取了采空区三维形态、空间位置、空区体积、顶板暴露面积等关键信息。根据三维激光探测结果,结合3DMine矿业软件耦合建立了完整矿区现状三维模型。实践表明该探测系统能够对地下空区进行精确的全方位扫描,操作简单、安全,探测结果可为下一步采空区稳定性分析和处理方案的确定提供重要依据。     

反射槽波在双柳煤矿探测采空区边界的应用

老窑采空区一直是困扰煤矿安全生产的危险隐患，为了查清老窑破坏区边界，防止危险事故发生，利用矿井槽波地震反射探测技术对疑似采空区域进行远距离探测。通过对已知采空区进行槽波试验，分析出槽波对采空区反映的频谱特征，形成辨识采空区边界范围的判断依据，然后有针对性地探测疑似区域。研究结果表明:山西省河东煤田双柳矿3（4）号煤层槽波的频散特征明显，正常煤体的槽波主频集中于100~200 Hz，速度在1 000 m/s左右；而采空区槽波能量微弱且不连续，横波的能量超过槽波，整体杂乱无章；采空区槽波主频区间较正常煤体略高，速度略低     

矿井雷达波走时层析成像精度的影响分析及参数优化研究

矿井工作面内的隐伏灾害源是矿井安全生产的主要隐患,雷达波走时层析成像技术可实现大跨度开采区内隐伏灾害源的高精度探测。本文首先提出了层析成像精度评价标准,包括反演速度场和实际速度场速度差的方差、反演异常体中心偏离程度和大小偏离程度;其次通过正演模拟分析不同点间距、不同出射角度和不同反演网格参数对矿井地质雷达层析成像精度的影响规律,并对观测系统及反演参数进行优化;最后应用优化参数进行矿井雷达波走时层析成像探测实验,结果表明,在100 m跨度范围内可有效进行异常体的探测。本研究为矿井大跨度工作面内隐伏灾害源的快速精细探测提供有效的技术支撑。