人工监督神经网络在煤层裂缝发育区识别中的应用

针对在地震属性应用中难以精细识别煤层裂缝发育区边界的难题,开展了基于人工监督神经网络技术的煤层裂缝发育区应用研究。从地震资料中获取倾角导向体以提取高质量的地震属性,以多属性为指导进行人工拾取样点,并基于多层感知器进行神经网络机器训练学习,建立裂缝的最优属性集,拓展整体数据后获得裂缝概率体,从而识别划分出煤层裂缝发育区。该技术在山西阳泉新元矿区进行了应用,煤层裂缝发育区的识别结果明显优于属性直接识别,但勘探区内暂无钻井资料,预测效果还有待进一步验证。     

二氧化碳捕集与封存选址的地质和地球物理描述

二氧化碳捕集与封存是减少温室气体排放的一项有效方法,"强化煤层气-二氧化碳捕集与封存"使其更加具有实践性,因为可以通过强化煤层气采收收回成本。由于示范项目在证明二氧化碳捕集与封存作业的安全性和作用方面具有重要作用,在封存前对示范地区进行的地质和地球物理表征是适当选址的关键步骤,从长远来说使注入的二氧化碳不至于泄露。二氧化碳地质封存的安全性在很大程度上依赖于试点区域的地质条件,包括合适的岩性(煤藏,盖层和围岩的条件以及埋藏深度)和构造(断层性质,断裂带等)。通过介绍几种在研究区能有效评估断层和裂缝的地震解释和属性分析技术,最终将有助于为强化煤层气-二氧化碳捕集与封存项目做出决策以及降低风险。     

深井低阻体电性源短偏移距瞬变电磁探测技术研究

煤矿深部开采是一种趋势,但是相随的复杂水害问题给安全造成了巨大威胁,煤层顶板以上巨厚砾岩层中的含水层表现为浅薄深厚、发育不规则的特性,常规地面瞬变电磁探测深度不够,深部探测体积效应大,低阻屏蔽效应明显。为保障深部煤层安全回采,高精度、高分辨率的探测煤层顶板以上巨厚砾岩层的富水性及富水范围,基于电性源短偏移距瞬变电磁法的相关理论,分析了电性源短偏移距瞬变电磁探测技术的垂直磁场强度、视电阻率值及探测深度计算表达式,研究总结了现场类地震的一发多收探测方法,探讨了基于改进阻尼因子的最小二乘法反演方法,在华北某矿区深部巨厚砾岩层富水性探测中应用。研究结果表明:电性源短偏移距瞬变电磁探测技术增大了探测深度,实现了深度超过1 000 m的低阻含水异常体有效探测,缩小了深部探测的体积效应,有效压制了低阻屏蔽影响,反演计算明显提高了深部巨厚砾岩层的富水性及富水范围的探测精度,经过38次迭代后H型理论模型的反演误差为7×10~(-7),经过50次迭代后实际资料的反演误差为0.05%,针对低阻异常区进行钻探验证,出水情况与强含水异常区及中等含水异常区相吻合,探测精度和分辨率明显提升。该方法探测研究为深部煤层安全回采提供了有效的地质技术资料,具有较高的推广应用价值。     

瞬变电磁法在探查工作面上覆煤层采空区富水性中的应用

采用地质分析、瞬变电磁探测、钻探验证3种手段相互综合的方法来查明某矿9104工作面上覆煤层采空区的富水区域;通过已有地质资料分析工作面的水文地质情况,确定主要隐蔽水害主要是上覆4-1号煤层采空积水区;针对水害特征选取合适的物探方法,进行最佳的探测设计;根据回风巷、运输巷的探测数据绘制4-1号煤层视电阻率等值线成果切片,准确圈定积水异常区;通过钻探验证瞬变电磁探测成果的准确性。研究结果表明:瞬变电磁探测控制工作面宽度不超过200 m,顶板往上60 m高度内能够获得较丰富的数据,并随着高度的增加空白范围带越来越宽;采用多角度方向设计获取更多测线方向的数据利于绘制成果切片图。按照相对视电阻率值对上覆4-1号煤层采空积水区进行了定性评价,查明了其积水区分布范围。     

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。     

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。     

叠后地震多属性分析在煤层裂缝识别中的应用

针对山西新元矿煤层中的裂缝发育问题，以地震属性分析理论为指导，研究了相干、曲率、蚂蚁体等单一地震属性、多属性叠合、多属性神经网络运算裂缝概率等在裂缝识别中的应用效果，地震属性的走向确定了裂缝的方位信息，多属性分析圈定了裂缝发育区域。结合邻区已采掘区域揭露的断裂发育情况，表明以相干、曲率和蚂蚁体等叠后多属性对于裂缝的应用识别效果较好。地震多属性分析对于煤层裂缝的识别有着较好的应用价值，可推广至其他煤矿应用。     

煤矿小褶皱构造地质雷达超前探测技术研究与应用

为研究地质雷达在煤矿掘进巷道小褶皱构造探测的应用效果,基于时域有限差分数值分析原理,开展了小褶皱地质雷达超前探测正演模拟,分析了其响应特征,并通过在象山矿井的现场试验,有效探查了掘进巷道前方的小褶皱,以正演分析和井下试验结合的方式,验证了地质雷达可有效应用于煤矿小褶皱构造的探查,指导巷道安全掘进。     

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。