煤层挠曲构造的反射槽波探测研究与实践

为了研究挠曲对槽波的反射效果以及反射槽波探测技术对煤层挠曲的探测能力,在凌志达15207工作面开展了反射槽波法探测实验。在15209回风顺槽内布置检波器并激发震源,采用反射槽波成像方法对采集到的井下地震数据进行处理,最终获得了15207工作面内挠曲的成像结果。实验结果表明,煤层挠曲可以产生反射槽波,反射槽波技术能够有效探测挠曲的位置及在工作面内的延展情况。     

煤矿井下反射槽波成像方法研究及其应用

为了查明煤矿井下巷道侧帮隐伏构造的分布情况,在介绍槽波探测理论及方法的基础上,基于槽波资料特点,系统分析了反射槽波资料成像的主要难点,并提出有针对性的技术措施和成像方法。最后,通过综合分析三维三分量(3D3C)正演模拟结果和工程实例探采验证情况后认为:利用Z分量槽波数据,采取有针对性的处理及成像方法,能够实现煤矿井下反射槽波探测,并取得良好的探测效果。     

凌志达15207工作面反射槽波综合探测

反射槽波探测是一种新型的井下物探技术,主要用于探测工作面内断层的发育情况。为有效探测凌志达煤矿15207工作面内异常地质构造的发育情况,开展了反射槽波法探测试验,采用反射槽波成像方法对井下槽波数据进行处理,最终获得了15207工作面内多种异常地质构造的成像结果。实验结果表明:反射槽波能够有效探测断层、陷落柱、挠曲等多种异常地质构造的位置及在工作面内的延展情况。     

槽波反射法在矿井断层探测中的应用

断层是制约矿井生产的一个重要影响因素,提前探测出断层位置及赋存参数对确保矿井生产安全具有重要意义。为了探测出屯兰矿22301工作面断层赋存情况,在采面皮带巷内采用槽波反射法进行探测,后将探测结果与钻探、实际开采时揭露断层参数进行比对,并对该技术方法在井下断层精度勘探中应用情况进行分析。采用主频率100~150Hz、速度880m/s槽波在22301探测出存在一条西南方向、长度205m反射界面,推测为一断层,经过轨道巷道内的钻探、掘进揭露以及采面回采揭露,证明了该断层真实存在,且实际走向与探测走向一致,实际揭露位置与探测位置偏差8m,采面内延伸长偏差7m。结果表明,采用槽波反射法可以实现对采面内断层的精准探测,可以在一定程度上弥补三维地震勘探存在的探测结果偏差大问题,提升采面生产安全系数。     

槽波地震“透射-反射”联合法在回采工作面地质构造探测中的应用

煤矿工作面回采过程中无计划揭露地质构造将造成人员伤亡和财产损失,严重影响煤矿安全生产,为提前探明其赋存规律,针对典型回采工作面,采用槽波地震“透射-反射”联合法进行地质构造精细化探测。结果表明:槽波地震透射法探测对采面内陷落柱的反应良好,可以高精度控制陷落柱的影响区域,且偏差小于20 m;槽波地震反射法探测对采面内走向型断层的反应良好,可以找到采面内断距大于1.5 m的近走向型断层的发育位置及延伸长度;综合利用槽波地震“透射-反射”联合法进行采面地质构造精细化探测,可提升探测准确率,对于直径30 m以上陷落柱和断距大于1.5 m近走向断层的探测准确率可提高至80%以上。     

槽波与纵波勘探技术对巷道掘进的影响研究

由于在以往针对巷道掘进的勘探中,没有结合先进的勘探技术,导致勘探效率低。为此,进行槽波与纵波勘探技术对巷道掘进的影响研究。第一部分,研究槽波勘探技术对巷道掘进的影响,得出:利用槽波勘探技术采用“十字”的方式进行巷道掘进,能够消除巷道掘进物探盲区:基于槽波勘探技术面积性的勘探方式,超前探测距离可达150~200m,能够扩大巷道掘进有效探测范围。第二部分,研究纵波勘探技术对巷道掘进的影响,得出:使用纵波勘探技术可降低干扰波产生的随机噪声对巷道掘进造成的影响,进而提高巷道掘进探测分辨率;基于纵波勘探技术线性探测的勘探方式,能够一次性的勘探在巷道掘进中的大范围的巷道地质构造信息,提高巷道掘进效率。通过以上研究,表明槽波与纵波勘探技术对巷道掘进具有积极的影响。     

基于面波的巷道揭煤超前探测试验研究

为实现对揭煤巷道前方煤层界面的探测,研究面波在巷道中的速度变化,以潘二煤矿为例,利用面波具有能量强,S波遇不连续界面反射的特点,开展了地震波超前探测的试验研究。通过分析巷道面波在巷道中的传播特征和对激发震源的要求,使用可控震源激发巷道面波、微震监测系统连续记录;利用面波在巷道中的走时,应用直达波和反射波的时间差计算巷道面波和S波速度,实现掘进工作面与煤层距离的计算。试验结果表明:地震波超前探测法可以准确探测巷道掘进工作面与煤层界面的距离,与钻探距离相比,测量误差不超过0.5 m,可为石门揭煤前地质构造探测提供一种新途径。     

槽波地震勘探技术在平煤股份十一矿的应用

随着平顶山矿区采掘活动越来越向深部延伸,根据平顶山矿区实际揭露情况,深部区域地质构造相对发育,且目前大部分采面采用大采长工作面,槽波勘探因其准确率高、探测长度大等特点,正成为最受欢迎的探查隐伏构造的物探方法之一。本次在平煤股份十一矿己16-17-24100工作面开展了槽波透射法及槽波反射法应用,获得工作面槽波能量成像以及反射成像剖面,并对结果进行解释与生产验证。应用结果表明,槽波探测技术给工作面的布置和回采提供了地质依据。     

基于槽波和CT成像的矿区煤系地质复杂工作面隐伏构造精细化探测

利用槽波频散特性反演矿区煤系地质构造是一项重要工作，但是槽波传播过程中，地质情况变化复杂，单频或窄带滤波难以兼顾槽波群速度的变化和不同接收点的槽波能量，研究矿区煤系地质构造勘查中的槽波和CT成像联合探测技术。分析了槽波雷达探测技术以及对地质勘查的作用，槽波雷达探测技术凭借波阻抗界面采集煤矿周围的地质相关数据，再实施频散分析以及重构CT成像处理。整合全部勘查数据，分析处理后的资料，实现矿区煤系地质构造勘查。采用SCT槽波数据处理软件进行实验，实验结果表明，将槽波地震联合探测方法引入矿区某矿1223工作面，综合利用透射槽波与反射CT图像重构成果精细解释2条断层在工作面内的展布位置及影响范围，经回采验证，2条断层的解释位置准确，应用效果较理想。     

掘进煤巷采空区Rayleigh型槽波超前探测三维数值模拟研究

不明采空区的存在诱发了多种矿山地质灾害，给煤矿安全生产和生命财产安全带来重大隐患。为了研究煤巷迎头前方存在采空区的条件下槽波地震波场的传播规律，建立了“岩-煤-岩”三层含采空区地质模型并进行了地震超前探测波场数值模拟，分别对三维地震波场快照和三分量合成地震记录进行分析研究。研究结果表明：在对巷道前方采空区进行地震超前探测时，Rayleigh型槽波可以作为识别巷道迎头前方采空区的有效波|反射Rayleigh型槽波在X、Z分量上信号特征明显、干扰小、能量强、易于识别|Y分量信号可以接收到直达Love型槽波。最终，提出利用Rayleigh型槽波对采空区进行超前探测。     

反射槽波探测陷落柱正演模拟及应用研究

在陷落柱发育矿井工作面设计阶段,需要利用现有一条巷道预先探测将要布置工作面的陷落柱情况,反射槽波法可以对巷道两侧一定尺度及位置的陷落柱进行探测.通过建立正演模型,采用数值模拟方法,研究反射槽波探测陷落柱的分辨能力,分析反射槽波准确探测陷落柱的影响因素,指导实际槽波资料的采集、处理与解释.研究表明,通过正演模拟反射槽波对...     

超长工作面隐伏构造探测技术研究

针对晋城矿区超长工作面无法有效探测隐伏构造的难题,对采用槽波探测技术进行了探测研究。结果表明,槽波探测技术可有效探测出超长工作面内陷落柱、破碎区、应力增高区等地质异常区。以某矿5308工作面为研究对象,通过对槽波透射法的观测系统、槽波主频、频散曲线及速度分析,推断出该工作面存在6处异常,包括2处应力增高区,1处陷落柱,1处瓦斯富集区,2处煤层破碎带或断层。随后与已有物探资料、钻探资料及揭露资料进行对比分析,得出槽波探测技术可以有效地解决超长工作面隐伏构造探测难题。     

基于掘进机随掘震源的巷道侧前方断层成像技术

基于掘进机随掘震源的地震超前探测,以掘进机切割煤壁和岩石时产生的地震波作为震源,通过在巷道内长时间连续采集地震波并从中寻找反射波实现巷道超前探测。为了使用连续的随掘地震数据实现巷道前方的地质异常体成像,分析了随掘反射波成像的原理,将数据处理和成像的过程分成了5个主要步骤,首先将随掘数据划分为多个一定长度的时间片段并对每个时间片段进行分析,从中挑选出掘进机正常工作时间较长的片段,通过与参考巷道互相关获得脉冲化记录,再依据每个脉冲化记录中直达槽波的信噪比筛选出合格的脉冲化记录,最后,采用基于射线的绕射偏移法对巷道前方和侧帮区域进行成像。并在阳煤榆树坡矿1215工作面回风巷内开展了随掘探测试验,由布置在煤壁内的检波器采集多日的随掘地震数据,对数据进行了处理和成像。结果表明:将掘进机随掘震源地震数据脉冲化后采用绕射偏移法可以实现掘进面侧前方断层的成像;随掘地震数据中包含大量无效数据,评价数据质量并筛选数据是提高成像质量的重要步骤;直接对掘进工作面前方成像缺乏理论依据,由成像结果推断侧前方断层与巷道延伸线的交点可实现巷道正前方断层位置的预测。     

基于槽波透射法的极不稳定煤层薄煤区精细探测技术

采煤工作面内薄煤区的精细探测对于煤矿安全高效回采及巷道改造具有重要意义;首先,分析基于槽波透射法的极不稳定煤层薄煤区精细探测方法原理,给出了具体数据采集和数据处理流程;然后,建立了含不同煤层厚度的典型三层地质模型,基于频散方程进行了理论计算。结果表明:煤层厚度越大,槽波主频向低频方向移动,槽波主频-煤厚-波速的对应关系可以作为槽波透射法探测薄煤区的理论依据。     

综合物探在陷落柱精确定位探测中的应用

为保证安全回采3301工作面,精确探明工作面内部陷落柱发育位置,避免给煤矿生产衔接和安全回采造成严重问题,对该工作面进行了无线电波透视探测,并对重点异常区域进行了槽波地震精细探测.结果表明:无线电波透视技术,可对陷落柱进行定性判定和横向位置准确定位,但纵向分辨率较低.槽波勘探技术,对陷落柱等其他地质异常均有明显响应,且...     

槽波波速CT成像技术及其应用

为了探测工作面内煤层的构造发育情况,利用槽波波速CT成像技术对工作面内的煤层进行CT成像。首先根据每条槽波射线的波速情况,反演出工作面内煤层的物性参数,再通过改进代数重建算法(ART)对工作面中的煤层进行槽波波速CT成像。应用结果表明,工作面内地质构造预测结果与实际情况吻合较好。     

地质构造复杂区域开采槽波物探技术探索与应用

白坪煤业公司21071工作面回采受北部箕F₈₇断层及白坪滑动构造叠加影响,煤层厚度变化较大,伴生构造发育,隐蔽致灾因素较多,严重威胁和制约工作面的安全生产。为防止瓦斯超限、误揭断层、煤层突变造成安全事故,通过对21071工作面三软煤层开展槽波探测技术试验,查明了煤层厚度变化及构造发育情况,为工作面超前灾害治理及顺利回采提供了地质依据,并验证了槽波物探技术探测效果及其在郑州矿区的适应性。     

某矿山空间交叉巷道间距优化及动力效应分析

针对新建巷道与既有巷道间距较小，爆破产生的地震波会影响既有巷道初期喷混凝土结构安全与稳定的问题，以某矿山工程为背景，建立了空间交叉巷道模型，利用数值方法模拟分析新建通风巷道爆破开挖对既有运输巷道的影响。讨论不同间距、不同围岩级别条件下，新建通风巷道爆破开挖对既有运输巷道喷混凝土产生的动力效应，并结合相关工程规范，优化爆破安全间距，将优化后的结果与现场实测数据进行对比。研究表明：下部新建通风巷道爆破开挖对上部运输巷道底板及拱脚影响最大，应重点监控；巷道竖向间距小于1.5D，喷混凝土结构振速随着间距增大变化较大，反之，变化不明显，且最优爆破间距应不小于2.5D。研究成果可为现场和类似小净距巷道工程设计及施工提供参考。     

综合探测技术在煤矿断层探测中的应用研究

为了探测出煤峪口矿81022工作面断层构造情况,采用综合探测技术进行探测。使用槽波地震探测技术,根据巷道揭露以及井下资料的综合分析,探测81022工作面断层构造,将探测结果与电磁波坑道透视探测结果进行对比,并进行定向钻探验证。结果表明:工作面内有不分叉的岩墙,一个岩墙的左边是一条落差为0.8 m的断层。综合探测技术可有效探测各种地质断层构造及异常体。