冲击危险区域震动波CT反演探测技术应用

针对传统冲击地压监测方法存在的探测范围有限、危险区域探测精度低、结果反馈不直观等问题,运用KJ470震动波CT反演探测技术对综放工作面冲击危险区域高应力区进行探测,探测结果表明,高应力分布区域与地质变化及构造发育区域、冲击地压事件震源点位置区域基本吻合。该系统可通过大范围、高分辨率、高效率监测波速分布,探测采掘工作区域内的应力场,显化潜在冲击危险区域,通过一段时间连续的波速反演,总结出冲击地压危险区域的分布规律,制定有效的防治措施,杜绝冲击地压事故发生。     

基于震动波CT技术的工作面防冲研究

冲击矿压的发生与煤岩体内的应力状态密切相关,确定工作面附近的应力状态是防冲的基础。本文首先介绍了震动波CT技术原理和冲击矿压预测准则,然后对E3207工作面进行了波速反演和冲击危险区划分。通过后续较高能量震动的分布情况,证实了采用震动波CT反演确定应力集中和划定冲击危险区具有较高的可靠性。     

震动波CT反演应用在冲击矿压预测预警的案例研究

随着煤矿开采向深部推进,冲击地压成为制约矿井安全生产的主要灾害之一,针对目前传统的矿压、应力在线等监测手段已不能满足冲击地压灾害的监测预警工作,本文介绍了基于微震监测数据开发的震动波CT反演技术在煤矿冲击地压监测预警中发挥的作用,震动波CT反演能够较为准确的反应区域应力场,从而在空间和下一时段预测微震事件的发生,指导矿...     

基于震动波CT反演的巷道掘进超前探测技术研究

针对巷道掘进诱发冲击地压的难题,基于震动波CT反演原理和波速SIRT算法,研发出1种可实现井下主、被动震动波信号实时采集与CT反演的巷道掘进超前探测技术.该技术能实时监测掘进巷道超前位置以及工作面区域的震源分布,形成穿透煤岩层的高密度射线覆盖,生成大范围、高分辨率的波速反演云图,进而分析掘进巷道超前应力分布.以济三煤矿...     

基于震动波CT探测技术的冲击危险预测

为探究三河尖煤矿冲击矿压显现机理和大范围探测工作面围岩应力状态,采用震动波CT探测技术进行了区域应力场反演,构建了冲击危险性技术指标,对冲击危险区域进行了预测。研究结果表明:震动波波速和应力场呈正相关关系,9煤层工作面临近7煤上山保护煤柱侧出现高波速和高波速梯度异常区,与"1.30"冲击显现区基本吻合;震动波CT技术能够实现大范围煤岩体应力探测,动态评价冲击危险区域,进而采取针对性卸压解危措施。     

坚硬顶板工作面“见方”区冲击危险震动波反演与防治

为加强千米埋深坚硬顶板工作面“见方”阶段冲击危险监测预警的准确性，利用KJ470双震源震动波监测系统，分阶段反演工作面回采期间震动波波速分布情况，从而确定高应力分布规律。双震源CT探测与反演结果表明：（1）高应力区与地质条件变化区、工作面超前支承压力以及相邻采空区支承压力影响区具有高度一致性；（2）坚硬顶板工作面距离“见方”位置50 m时，开始受“见方”影响；（3）回采进入“见方”影响区域后，大能量震动事件超前工作面发生，并与反演的高应力区吻合。基于震动波CT反演预测结果，对划定的高应力集中区域设计卸压解危措施，提高了卸压解危的精准度，微震监测结果表明，采取卸压措施后有效降低了工作面冲击危险，验证了防治措施的有效性。研究结果可为相似工作面冲击危险监测及防治提供参考。     

煤矿矿震类型及震动波传播规律研究

针对煤矿矿震分类缺乏定量化指标、矿震传播规律不清楚、危险性矿震难以判别等问题,综合采用数值模拟、理论分析及现场实测的方法,对煤矿矿震进行了分类,通过UDEC数值模拟再现了震动波在节理岩体中的传播过程,结合微震监测数据,统计分析了矿震震动波传播过程中质点峰值速度和震动波能量的衰减规律,初步探讨了危险性矿震判别方法。结果表明:煤矿矿震可分为采动破裂型、巨厚覆岩型和高能矿震型3种,其中高能矿震型又可细分为煤体内爆型、顶板失稳型和断层活化型。根据矿震是否对井下人员或设备造成危害,又可将矿震分为正常矿震和危险性矿震2大类。矿震震动波传播受多种因素影响,煤岩体中的不连续面对震动波传播作用明显。揭示了不连续面对震动波应力传递的阻断机制:当震动波传递的应力与原岩应力叠加超过不连续面强度时,不连续面发生破坏,出现一定位移,介质的不连续性阻断了震动波应力传播。矿震传播过程中,质点峰值速度与震动波能量之间具有内在联系,峰值速度、能量均与传播距离呈负指数型关系。实测表明:某矿区实体煤区域和采空区区域的质点震动速度吸收系数分别为0.003 75和0.007 6,震动波能量吸收系数分别为0.007 5、0.015 2,2种区域内震动波衰减差异明显,不连续面对震动波传播影响显著,验证了数值模拟的正确性。     

震动波触发巷道动力失稳响应特征数值分析

井下煤岩体在震动波作用下的动力失稳特征是有效防治扰动型冲击地压等矿井动力灾害的必要条件,采用FLAC^3D软件,开发其Dynamic功能,模拟分析了不同震动波释放位置和震动波强弱程度对巷道顶底板和两帮产生的失稳响应特征。结果表明:震动波加载后迫使巷道围岩最大主应力发生强烈震荡,最大主应力最高可达到其初始状态的2倍,巷道底板释放的震动波对巷道顶板(尤其顶角处)产生的应力增量较大;4种加载方案下对巷道顶板变形影响强度顺序从大到小分别为B₁、B₂、A₁、A₂;震动波施加后,震源区塑性破坏逐步向巷道扩展,最终连通。矩形巷道顶底角为冲击地压等灾害的易发区域。     

断层构造在矿井工作面震波CT反演中的特征显现

为获得不同断层构造的CT反演特征，通过实际地质模型探测实验，对断层构造与工作面巷道不同夹角的波速重建图像进行了对比研究.结果表明：当两者之间夹角大于30°时断层构造重建效果显著，构造迹线及其特征明显.同时断层构造反演时受到不同因素的影响，断层本身的性质、观测系统、正反演方法及射线覆盖次数等都是震波CT图像重建的影响因素.     

煤田地震多属性分析技术的应用

通过井震联合反演,研究煤系地层的横向变化,预测煤层的顶、底板岩性;从地震属性中优选出波阻抗属性、振幅属性、频率属性对小构造和煤层顶、底板岩性进行分析.得出联合测井信息,综合利用地震多属性分析可以从常规几何构造的解释向物性结构的解释过渡,提高了煤田勘探的解释精度,减少了解释的多解性.     

反演在煤层预测中的应用

针对宁夏煤层的特点,以反映有效煤层较为敏感的GGFR曲线为基础,构建具有声波量纲的拟声波曲线,通过空间地质建模、波阻抗反演技术和平面综合分析研究,预测煤层的分布;利用煤层识别和信息融合技术,预测含煤层的空间分布。     

基于地震CT技术的冲击地压危险性评价模型

运用地震波运动学理论,分析了地震波在“岩-煤-岩”特殊结构中的传播路径特征,结合现场实测数据统计结果,得出通过地震波走时CT技术,可利用回采工作面煤岩交界面的折射波对顶（底）板纵波波速进行成像,进而间接反映煤层性质。深入分析了地震波波速和地震波波速梯度与冲击地压危险性的相关性,以此为基础,初步建立了以地震波波速异常系数和地震波波速梯度系数为主要因子的冲击地压危险性评价模型。该模型基于地震CT技术对煤岩体纵波波速的成像数据,评价结论以二维图像形式表现。将该模型应用于新疆宽沟煤矿冲击地压工作面,评价结论与现场实际情况吻合性较好。     

基于矿井地震波法的地质超前预报技术研究应用

为了在煤矿工作面掘进过程中预报掘进头前方断层、陷落柱以及采空区、采空巷道等地质构造分布情况,实现煤矿巷道的安全掘进,采用矿井地震波法(矿井反射波法和矿井瑞利波法)探测技术,通过井下波形数据采集、数据预处理和反演计算,形成波剖面图和频散曲线,来解释巷道掘进头前方异常的范围和位置特征,并建立了一套适合煤矿采掘过程中超前预报地质构造的技术方法。结果表明:对于矿井反射波法,对断层、裂隙等构造以及煤岩分界面等单一边界情况探测分辨率较高;对于矿井瑞利波法,对采空区、空巷、空洞等复杂边界情况反映更灵敏;综合采用矿井反射波法和矿井瑞利波法,对各类地质构造探测更为精细。     

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。     

测井曲线重构在煤田地震反演中的应用

该文简述了测井曲线重构过程,并选用淮北某煤矿采区为例,对不具备约束条件的钻孔进行了测井曲线重构,使重构后的波阻抗曲线能够突出煤系地层不同岩性及含水砾岩的波阻抗特征,并用其进行了多井约束反演,岩性预测取得了较好的效果。     

基于震波CT探测的宽煤柱冲击地压防控技术

针对深井区段煤柱冲击地压易发、多发、难防治的难题,以某矿1301工作面80 m区段宽煤柱冲击地压为例,利用数值模拟及微震数据分析,研究了宽煤柱冲击地压致灾机制,采用震波CT原位探测技术评估了宽煤柱区域内冲击危险性,并提出针对性防治方案。结果表明:3号煤层具有弱冲击倾向性,顶板岩层具有强冲击倾向性,已具备发生冲击地压的内在条件,高自重应力、强构造应力提供了基础静载荷,采空区侧向支承压力提供了增量静载荷,当两者叠加导致垂直应力超过冲击临界支承压力时,为宽煤柱静载荷冲击地压的发生提供了力源条件;震波CT原位探测技术以穿透煤岩体的实际震动波射线进行波速反演,反映煤岩体静载荷分布特征及结构特性,建立了以波速异常系数CA和波速梯度系数CG为主要因子的冲击地压危险性评估模型;鉴于宽煤柱冲击区域采掘空间实际条件,设计布置近完全观测系统观测方式,采用震波CT原位探测技术反演评估得到宽煤柱测区内冲击危险指数C=0.5~0.7,表明冲击发生后,宽煤柱仍然存在静载荷集中区域,具有中等冲击危险,并且运输巷侧冲击危险指数较采空区侧高,表明煤柱应力由采空区侧向运输巷侧转移,局部区域煤体破碎易冒顶片帮;制定了基于静载荷疏导的多层次防冲技术:大直径钻孔预卸压转移巷帮集中应力,耗散弹性应变能,确定合理日进尺为2.4 m,降低开采扰动,巷道全断面补强支护,提高围岩抗冲击能力;通过上述措施,现场监测宽煤柱煤体应力未发生突增,微震能量及频次变化平缓,1301工作面已安全回采宽煤柱区,防治效果显著。     

煤层内断层在双巷声波CT重建图像中的表现

双巷声波ＣＴ采集系统是矿井煤层构造贩实际应用系统,在系统下,建立煤层断层数值模型,利用精确和快速的直射线追踪方法,正演计算声波到时,通过ＢＰＴ,ＡＲＴ反演方法重建图像,当断层走向与巷道测线不平行时,煤层内断层重建图像清晰,实际矿井工作面加风巷与运输巷之间的声波ＣＴ探测实验结果表明：煤层内断层在这种不完备的双巷声波ＣＴ采集系统的反演图像中,除走向断层外,断层图像呈线笥规律分布,空间疏敛性好,正断层多