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。     

新品推介

<正>WKT-E无线电波透视仪利用断层、陷落柱等地质体与周围介质对无线电透射波的吸收差异(衰减系数差异)探测目标。无线电波透视是在顺煤层的两巷道或两钻孔中进行,发射源发射的电磁波在煤层中传播,当遇到断层、陷落柱、富含水带、顶板垮塌、采空区、冲刷、煤层产状变化带、煤层厚度变化和煤层破坏软分层带等地质异常体时,接收到的电磁波能量     

无线自组网络在音频电透视探测中的应用

矿井音频电透视探测施工,需要分别在两个相邻的巷道布置电极,同时进行电场信号的发射与接收,由于通信条件的限制,两条巷道间很难做到很好的信号同步。设计了一种基于无线自组网的通信系统终端,实现了在无线自组网下的网络电话功能。进行了处理单元模块、网络传输模块、音频处理等电路的设计;分析了实时传输、编辑码和会话初始化等协议。搭建了无线自组网测试系统,在音频电透视探测中应用无线自组网终端。应用测试结果表明,该无线自组网终端实现了预定功能指标。     

方位电磁波仪器PeriScope水平井煤岩边界探测特性研究

在煤矿生产中,预先、精准识别煤岩界面能够提高采出率、降低开采风险,是实现煤炭智能化开采的卡脖子技术之一。方位电磁波测井仪器具有较大探测深度和方位分辨能力,其在煤岩界面测井方法中具有一定优势,为了研究油田方位电磁波仪器PeriScope在煤田测井中的适用性,建立了煤矿测井水平分层地层模型,使用广义反射系数法和有限元数值模拟方法,以方位电磁波仪器PeriScope为例,考察了其对煤层边界的探测特性。应用PeriScope仪器的发射频率和源距组合,设置其仪器半径为煤矿钻杆的常用半径,模拟结果显示,地质信号在界面处的响应符合典型特征,地质信号随仪器旋转角变化具有周期性响应规律,频率和探边距离非简单正相关关系,源距和探边距离具有正相关关系,地质信号幅值随煤层层厚的增加而增加,但层厚增加到一定值后地质信号不再随层厚变化,偏心距较大时地质信号受偏心距影响,方位电磁波测量响应能够反映采空区的电阻率变化。结果表明,地质信号对煤岩边界的探测能力受频率、源距、电阻率对比度、层厚等多种因素影响,方位电磁波仪器PeriScope的地质信号具有方位分辨能力,能够用于探测模型设置的煤岩分界面和识别采空区,但对于围岩...     

矿井灾害预防的关键技术及应用

通过介绍对水体敏感的矿井瞬变电磁法和对构造清晰的无线电磁波透视法的工作原理、装置及在实际工作中的应用,说明了矿井瞬变电磁法探测工作面顶板砂岩富水区和无线电磁波透视法探测工作面内部隐伏构造及基岩穿刺的效果,结果表明矿井瞬变电磁法是煤矿井下水文探测最理想、有效的物探方法之一;无线电磁波透视法对探测工作面内隐伏构造效果明显。     

矿井老空水超前探测瞬变电磁响应特征

为提升瞬变电磁超前探测矿井老空水的准确性,通过建立掘进工作面前方不同位置的老空水模型,采用基于非均匀网格的三维时域有限差分法进行正演模拟,结合实例分析了全空间条件下老空水的瞬变电磁场响应特征。结果表明:存在老空水的区域瞬变电磁场响应曲线明显畸变,观测信号以老空水影响下的电磁场衰减信息为主;老空水距离发射源越近,磁场响应时间越早,法线方向的磁场分量低阻响应更强;采用多方向多角度的瞬变电磁观测系统有利于定位矿井老空水的空间位置和分布范围。     

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。     

矿井地面-井下电性源瞬变电磁探测响应规律分析

为了避免井下瞬变电磁探测面临的金属强干扰、高瓦斯矿井防爆等要求,对矿井地面布置瞬变电磁发射源,在井下巷道、采场接收的瞬变电磁探测方法进行研究。采用三维时域有限差分法建立电性源瞬变电磁三维正演算法,研究地面电性源发射,井下巷道接收的瞬变电磁响应规律。首先采用均匀半空间模型和层状模型研究地下接收瞬变电磁场的曲线形态特征以及对地层电阻率变化的敏感性,并考察接收排列的最佳方位角和收发距。以层状模型为例设置均布的5条测线接收排列,计算了不同接收点的瞬变电磁响应响应曲线,对比分析曲线形态,得到电性源瞬变电磁地面发射、井下接收采集范围和传播规律,即:1电性源磁响应在垂向(broadside)排列方向比在轴向(inline)排列幅值大,井下接收的最佳测线方向为垂直排列方向;2发射长度为1 km的电性源井下接收有效探测深度可达到1.5 km;3电阻率较高的煤层对接收点响应曲线的影响不大。其次,设计包含顶板水和底板水的模型,计算得到了不同类型含水层的响应规律,对比曲线可以发现明显的异常差异。最后,设计一个包含断层的复杂模型,得出了倾斜充水断层影响下的瞬变电磁响应曲线。得到地面发射-井下接收的瞬变电磁方法的采集范围和传播规律,最佳方位角为垂直排列方向;地面发射-井下接收的瞬变电磁方法对顶板水和底板水有一定的分辨和识别能力;地面发射-井下接收的瞬变电磁方法能够初步对倾斜充水断层的电磁场响应进行识别。该方法仅要求接收机在井下,易于进行本安设计。     

无线电波坑道透视构造煤的研究

为提高矿井煤与瓦斯突出危险性预测的准确性和可靠性 ,研究了利用无线电波坑道透视技术探测构造煤的物性前提及电磁波在由构造煤和硬煤组成的瓦斯突出煤层中传播时的电性响应。以一个采煤工作面构造煤及分布的探测为例,阐明了探测方法、资料解释及回采验证的情况和效果,说明了无线电波坑道透视技术可以成为非接触性探测构造煤的一种方法。同时,指出了存在的问题和进一步的研究方向。     

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。     

巷道激电三维超前探测技术正演研究

针对超前探测技术是巷道掘进的关键技术问题,利用三维有限元数值模拟技术实现了巷道三维复杂条件下激电观测异常场的快速正演。在三维正演基础上,分析计算了巷道本身、巷道掘进工作面及旁侧异常体等对巷道底板激电探测的影响规律,利用最小二乘拟合法导出了校正巷道空腔影响的近似公式。研究结果表明:近似校正公式能较好地拟合巷道本身的影响,校正结果与正演模拟结果拟合误差小于3%,可用于实测数据的巷道影响校正;对于巷道掘进超前探测,与电阻率异常相比,三极法探测的视极化率异常具更好的超前探测效果;对于底板和侧帮的探测,三极法探测主要反映测线所在面外侧的地电信息。     

随钻钻孔电磁波层析成像技术在超前探水中的应用

本文主要论述随钻钻孔电磁波层析成像超前探水技术的原理,通过在同煤集团燕子山煤矿的工程实践表明,随钻钻孔电磁波层析成像在探测岩层富水性与钻探结果基本吻合。提高了探测巷道水害的准确性与高效性,保证了矿井安全生产。     

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。     

井下机电设备电磁波对天然电磁辐射场影响的试验研究

介绍了煤巷掘进中影响天然电磁辐射场测量的各种干扰信号源。并在白皎煤矿考察了煤电钻、风钻、装岩机、电缆等机电设备工作所产生的电磁波（包括高次谐波）对天然电磁辐射场的影响程度。同时根据不同干排扰源的特征和天然电磁场的特点及分布规律，提出了处理措施，为天然电磁辐射预测突出技术的推广应用奠定了基础。     

巷道两帮煤岩体电磁辐射信号差异分析

根据平煤集团十一矿己二采区煤层具有弱冲击倾向性和属于中等冲击危险采区这一事实，采用电磁辐射预测预报冲击矿压技术，对该采区掘进巷道进行了冲击危险性预测预报，通过对监测到的电磁辐射信号进行分析，得出沿煤层走向掘进巷道的两帮电磁辐射信号存在较大差异这一结论．通过对巷道两帮电磁辐射信号来源、发生机理以及巷道两帮煤体受力情况进行分析，找出了巷道两帮电磁辐射信号有较大差异的原因和影响因素，根据该项技术分析以及所得出的结论，可通过分析冲击矿压危险巷道的地质条件提前对巷道两帮的冲击危险性作出初步对比判断，从而节约冲击矿压防治成本，促进煤矿安全高效生产．     

孔巷瞬变电磁动源定接收方法探测采空区试验

安全和矿工生命,矿井瞬变电磁超前探测是一种对其有效的探测方法,但效果受巷道环境影响较大。提出一种巷道孔口旋转发射、孔内三分量接收的工作方法。通过时域有限差分三维数值模拟分析了孔中数据特征,提出了孔中沿发射法线方向数据的三分量合成和校正技术,采用二分搜索算法实现了孔中数据峰值点后方衰减段的全期视电阻率计算。计算了三维数值模型数据的各个孔深单独及叠合成像结果,对掘进工作面前方的采空区取得了良好的成像效果。结合山西煤矿井下的工程试验,对该方法超前探测采空区性质、形态和规模的实用性和有效性进行了检验。研究表明：孔巷瞬变电磁动源定接收探测方法是井下物探与钻探的有机结合与相互补充,能够有效应用于采空区探测。     

电磁辐射与声发射矿井综合信息采集系统设计

针对矿山开采受煤岩动力灾害威胁的增加而引发对动力灾害监测技术及准确度提高的需要,综合利用电磁辐射测试和声发射监测机理,设计了电磁辐射与声发射矿井综合信息采集系统,实现了对电磁辐射和声发射信号的同步采集.该技术可有效提高采集系统的准确性和抗干扰能力,实现对煤岩动力灾害的准确监测和灾害评估分析.     

WKT-J_2型坑透仪鉴定

WKT-J_2型坑道透视仪及探测方法鉴定推广会于1978年10月12日至15日在重庆研究所召开,该仪器主要是探测高、中阻煤层的采煤工作面内陷落柱、小断层、火成岩等地质构造。尤其机采工作面更需事先搞清小构造。它的基本原理是将发射机放在工作面巷道的一边,发射电磁波,电磁波在穿透煤、岩等不同介质时被吸收产生差异,在另一巷道的接收机表盘读数上反映出来,从而分辨地质构造的一种方法。     

“无线电波透视CT探测技术”在井下的实践应用分析

为了确保回采工作面安全生产,需要进一步探测清楚巷道内已揭露断层在工作面内的延伸情况以及工作面内存在隐伏性的地质构造。为此,文章依据电磁波在地下煤岩层中传播时的特性,通过研究不同煤岩层和地质构造对电磁波的能量吸收影响所造成的各种透视异常区,从而进行地质资料推断和解释,查明了井下生产过程中的一些隐蔽性地质构造问题。     

槽波勘探与煤矿巷道掘进工艺的融合技术研究

为了持续跟踪和探测巷道前方的地质异常,实现掘探一体化,克服探测与掘进工艺的冲突,研究了槽波勘探与煤矿巷道掘进工艺的融合技术,实现煤矿安全与快速掘进。研究了地震波的分类以及便携式槽波地震仪,建立了超前探测地质环境保障机制。建立的持续跟踪探测可以实现多次数据覆盖,通过对比前后数据,进行简单的数学运算后就能识别真、假反射信号,有效去除“虚反射”信号,提高探测的准确性。