煤矿井下开孔定向仪寻北系统误差分析及补偿

针对现有钻机开孔定位装备在测量精度、成本及操作性上不能满足实际需求的问题,设计了一种将基于单轴光纤陀螺的寻北系统与基于微惯性测量单元的跟踪系统相结合的新型钻孔开孔定向仪。以四位置寻北方法为例,介绍了寻北系统的基本原理,并从光纤陀螺的输出误差、安装误差、倾斜角误差、转位误差、地球物理量误差等方面介绍了寻北系统的各种误差及来源。针对安装误差和倾斜角误差,建立了非线性加速度误差补偿模型;针对光纤陀螺的随机漂移误差,采用卡尔曼滤波方法进行修正。实验结果表明,减小倾斜角、光纤陀螺随机漂移误差、转动机构转位误差、安装误差均可有效提高开孔定向仪寻北精度,满足煤矿井下钻探需求。     

浅层地震在采空区工程勘察中的应用

简要叙述了煤矿塌陷区的工程地质特征，介绍了浅层高分辨率地震工作方法及技术特点，并以采空区圈定和采空区注浆效果检测两个地基工程勘察为例，说明了浅层地震技术在采空区探测中的应用效果和优越性。     

智能开采透明工作面地质模型梯级优化试验研究

煤矿智能开采工艺与装备对于地质条件适应性不足,亟需在各种复杂地质条件下构建高精度透明化的煤层地质模型。以山西某地质条件复杂的矿井为例,选择陷落柱、断层、褶曲等较为发育的XY-S工作面,利用勘查、生产阶段获取的地质数据,递进式构建了设计阶段的黑箱模型、掘进阶段的灰箱模型、回采前的白箱模型和开采中的透明模型;以XY-S工作面总长7 400 m掘进巷道、1 470 m推采范围的实测数据作为统计依据,对不同模型的地质建模精度进行实证分析。试验结果表明:①煤层底板标高的建模误差:黑箱模型10～20 m(仅有钻探数据时)、5～10 m(钻探+三维地震),灰箱模型和白箱模型0～5 m,透明模型0～1.0 m;②断层、陷落柱的控制程度:槽波解释的3条落差为1.5 m以上断层验证可靠,直径为20 m以上陷落柱的解释准确率平均75%,但是槽波探测的陷落柱范围明显偏大、推断的异常区偏多;③煤厚预测误差:主采煤层平均厚度2.70 m,黑箱、灰箱、白箱模型煤厚预测最大误差为1.5 m、均方误差0.5 m左右,透明模型的煤厚预测误差小于0.30 m,但是可统计的实证点偏少。按照智能开采工作面地质模型梯级构建的思路...     

深部煤层的AVO属性分析

根据岩石物理理论和深部煤田测井数据,建立了利用AVO属性预测深部煤层岩石物性的方法.由于煤层与上覆岩层一般有较大的阻抗差异,煤层的AVO特性类似于油气勘探中典型的第三类含气砂岩特性.不同于油气勘探的砂岩储层预测,煤层的特性类似于泥岩.在此基础上,通过建立AVO梯度截距交汇图,可以很好地将多数煤层与炭质泥岩或者泥质炭等岩性识别出来.利用梯度截距的AVO交汇图,还可指示出高孔隙含水砂岩的分布范围.     

深层煤矿床的煤岩样物性测试结果与分析

对深层煤矿床的钻探岩芯、井下样本进行了实地采集,并在实验室利用超声波技术对深层煤矿床进行了常规条件、加压、水饱和、高温等不同条件下的纵横波速度测试,结果表明:压力对煤岩样的超声波速度、渡形和频谱有较大影响,加压使纵横波速度均有不同程度的提高,且纵波速度增幅值比横渡快;水饱和也使纵横波速度值有所增大,但增加幅度没有压力显著;温度的变化对速度的影响不甚明显.     

东庞矿突水陷落柱综合探查技术

东庞煤矿在2903工作面下巷掘进时突水被淹,水害治理一期工程中以封堵突水巷道、排水复矿为主,同时采用了地面钻探、三维地震、瞬变电法等综合手段,为确定突水通道为导水良好的隐伏陷落柱,不同探测手段确定的陷落柱截面积相差10倍以上;在二期陷落柱封堵工程中,在一期探查资料的基础上,以钻探资料为约束,以三维地震精细解释为重点,对陷落柱的边界重新进行了解释定位,确定了陷落柱空间形态,经过大量钻探工程验证,地质探查效果良好.     

典型含煤模型Love型槽波的频散特征分析

为了研究不同地质条件下煤层Love型槽波的频散特征,设计了4种典型二维地震地质模型,即围岩不变而煤厚变化（3,5,10,15和20 m）模型,围岩变化（高速围岩与低速围岩）而煤厚不变（10 m）模型,煤层含有断层（煤厚10 m、断层落差5 m）模型和10 m煤层中夹有5 m×5 m、5 m×10 m、5 m×20 m、5 m×50 m砂体模型等;采用SH波波动方程,对上述模型进行了数值模拟,分析了Love型槽波的波场特征,并对正演记录进行了傅里叶变换,计算得到槽波频散图。结果表明：煤厚变化主要影响Love型槽波各阶模式频散曲线的能量分布,上下围岩中最小横波速度控制频散曲线的上限,砂体使频散曲线发散,断层对槽波频散影响较小。     

基于标准差标准化的矿井瞬变电磁数据处理方法研究

基于体积效应及干扰等影响,常规处理手段得到的视电阻率断面特征复杂多变且会存在假异常,容易对分析解释工作造成误判,为解决矿井瞬变电磁探测中常规视电阻率直接成图解释方法精度不高的问题,提出基于标准差标准化算法的资料处理解释方法,该方法将统计学理论引入矿井瞬变电磁数据分析中,从数据角度消除量纲单位及数据变异带来的误差影响,解决电阻率异常解释范围过大的问题,实现异常的聚焦定位解释。研究结果表明:通过对数值模拟数据和现场实测资料处理,针对矿井瞬变电磁超前探测问题,除在施工时采用降低干扰影响的相关技术手段提高数据质量之外,还可在后期数据处理过程中采取合理算法,提高成图及解释效果;基于标准差标准化算法的资料处理解释方法能够改善视电阻率异常解释曲线绕迎头环状分布问题,降低体积效应及干扰因素的影响,有效突出异常,异常解释成果与钻孔实际揭露情况吻合较好。此方法可有效提升矿井瞬变电磁资料解释精度,提高解释成果的可信度。     

基于VTK的三维地震建模方法研究

在三维地震波动方程模拟或射线追踪正演研究与应用中,需要构建复杂的三维地震模型,因此,研究复杂地震模型的计算机建模方法是必要的。本文提出了采用基本几何形体及形体间的布尔运算来构建复杂模型的思想与方法,并在VTK可视化工具包和MFC开发平台的基础上,对该方法进行了算法与软件实现。应用设计的软件进行了建模实验,结果表明该方法用于地震建模是完全可行的,并大幅度地提高了地震建模的效率。     

采煤机震源有效信号提取及初步应用

基于采煤机震源的随采地震能实现工作面的实时探测,但采煤机震源有效信号的提取方法还需要做全面研究。笔者利用互相关干涉作为主要数据处理方法,对比研究了采煤机位于不同位置时,不同频带内的波场特征;还对比了参考信号检波器位于不同位置时的影响;初步对一个已知煤层尖灭进行了随采地震探测。研究发现：利用互相关干涉技术能够将采煤机的连续震动稳定地转化为脉冲炮集,且信号在1～500 Hz频带和700 m传播距离内都有较高的信噪比,其中槽波和巷道面波是主要的震相,而参考信号的选择对干涉结果有一定的影响。研究认为,利用互相关干涉方法能够提取采煤机的有效信息,能量和频带宽度都符合随采地震的要求。