对瞬变电磁矿井物探异常分析的探讨

文章举例说明了对煤矿井下瞬变电磁探测地质异常的定性定量分析,要结合其他物探手段及地质资料综合分析才能得出正确的解释结果的重要性。     

基于趋势面分析研究含水层的富水性特征

电法勘探数据采集过程不可避免地会受到电磁干扰的影响,导致背景场不统一且“假异常”增多,同时物探方法具有多解性,因此传统的数理统计方法已不再适用于瞬变电磁勘探的“阈值”确定。在资料处理解释过程中,引入相关因素分析及趋势面分析法。首先对影响含水层富水性的几个因素进行相关性分析,确认影响洛河组含水层富水性的主要因素为含水层厚度、岩性等,其次引入能提取弱异常的趋势面分析法,在此基础上综合分析,圈定勘探区的富水异常区,为研究区防治水工作提供思路和靶区。     

基于钻孔瞬变电磁的煤层气压裂效果检测方法

煤层气水力压裂技术是提高煤矿井下煤层气资源采出率的有效方法,但对于水力压裂效果的检测评价一直缺乏较为理想的方法,传统通过监测钻孔测量水压或介质含水性的办法成本高、效率低、不直观,为解决高效形象地检测水力压裂效果这一问题,提出一种煤矿井下在压裂孔内施工的动源动接收瞬变电磁探测方法。该方法使用由固定相对位置的极小发射线圈和接收探头组成的收发装置,在孔内沿钻孔逐点移动进行三分量观测,进而实现对钻孔径向微小低阻地质异常体的高精度探测。该方法对收发装置参数变化敏感,通过大量的物理模拟试验分析了单支曲线特征和多测道的异常响应特性,选定了最优的收发系统、发射线圈匝数、线径、发射电流强度、接收线圈匝数、线径和磁芯长度等参数,形成了最理想的单孔瞬变电磁探测装置;对比了该方法垂直分量观测曲线与常规矿井瞬变电磁探测曲线的形态,给出了垂直分量数据的预处理技术和数据处理方法;提出了水平分量数据的探头姿态变化影响的校正方法,采用趋势面提取技术完成了水平分量数据纯异常场的提取,通过异常场形态组合和幅值关系实现了异常体中心方位角定位;考虑压裂裂缝的特殊性,研发了利用Suffer和Voxler软件功能的充水裂缝三维立体...     

矿井瞬变电磁法在煤矿中的探测方法及异常特征分析

基于矿井瞬变电磁原理,分析了固定平移法、转换角度法、综合法等矿井瞬变电磁探测工作方法及其适用范围。通过实例研究了断层裂隙水、充水陷落柱、采空区积水、导水裂缝带等矿井瞬变电磁探测异常特征,结果表明:矿井瞬变电磁对各个含水异常体的反应较为明显,且呈现出不同的异常特征。通过矿区井下含水构造实地探测和井下巷道超前探测跟踪试验,研究了瞬变电磁探测的准确率,统计得出矿井瞬变电磁整体探测成功率约为86.2%,是井下比较实用的探测水害的物探方法。     

瞬变电磁法反演效果分析

瞬变电磁法用于隐伏矿体勘探、采空区的探测等领域,是有效排查治理矿山安全隐患的关键。目前国内瞬变电磁数据处理与解释主要停留在一维阶段, 基于层状介质模型假设。本文采用均匀半空间模型进行正演模拟,充分验证了一维正演程序的精确性,然后分别采用电导率高低高(K型)模型与电导率低高低(H型)模型两个典型的三层模型,对一维Levenberg-Marquardt反演进行验证,保证了反演结果的可靠性,并对实际数据测量与解释提供一定的建议。     

基于瞬变电磁的采空区含水率评价探讨

为了利用瞬变电磁法对采空区含水率进行评价分析,采用快速汉克尔变换和Gaver-Stehfest逆拉普拉斯变换对不同深度不同含水率的采空区模型进行了一维正演,以无采空区时的感应电压为基准,计算了不同模型各个测道的感应电压增(降)幅,并拟合了感应电压增(降)幅最值-含水率关系曲线。结果表明深厚比相同时不同含水率采空区的瞬变电磁响应有较大的差异;同一深厚比不同含水率采空区模型的感应电压增(降)幅的最值随含水率单调增加,它们之间的关系可以采用二阶多项式拟合。华北某矿采空区超高水材料注浆治理前后的瞬变电磁响应变化与理论研究结果基本相符,初步验证了瞬变电磁法评价采空区含水率的可行性。     

潞宁煤业31101工作面富水区瞬变电磁法探测技术

为对潞宁煤业31101工作面富水区域的含水量进行全面的掌握,采用瞬变电磁探测技术进行了探测。结果表明:31101工作面运巷3106点后35.4 m至3110点前38.33 m区域及3112点前9.23 m至3116点后29.94 m探测区域15°方向至水平方向,赋水可能性较大,需加强探放水作业。     

瞬变电磁法在采面顶板岩层富水区的探查应用

常村煤矿为探明主采3#煤层顶板以上K8灰岩及K10灰岩的富水异常区,采用瞬变电磁法对5302工作面进行了探测,并使用三维数据可视化软件建立5302工作面的顶板视电阻率等值线三维切片图,使探查出的低阻异常区可视化.结果表明5302工作面煤层顶板往上40～45 m处K8灰岩与往上60～80 m处K10灰岩显示低阻异常区,具备含水层特征,通过钻探验证,探查结果准确可靠.     

瞬变电磁法在采面富水构造探测中的应用分析

为了降低富水地质构造对采面回采的影响,根据采面现场条件,采用瞬变电磁法对高河能源W3305综采工作面内的富水构造进行探测,并对瞬变电磁探测结果进行解释。发现在采面顶底板及开采的煤层内有17个低阻异常区,其中顶板、煤层内低阻异常区判定为褶曲伴生的隐伏小断层,均有一定的富水性;底板低阻异常区为富水体。采用钻探方式对圈定的低阻异常区进行验证并进行疏排,探测钻孔钻进至低阻异常区时均有少量涌水。对低阻异常区进行疏排水后,预计采面后续回采期间顶板不会出现淋水,可在一定程度上提高煤炭安全保障能力。     

瞬变电磁法在工作面水文地质勘察中的应用分析

水文地质勘探工作是治理水害的前提,为了有效勘探工作面底板异常富水区域,治理水害,采用瞬变电磁法对工作面底板异常富水区域进行勘查,通过对物探数据的分析整理,圈画出底板异常富水区域,并对富水区采取有针对性的治水措施。试验结果证明,瞬变电磁法数据精确,可以为治理水害提供可靠依据。     

趋势面分析在地球物理勘探中的应用研究

趋势面分析方法是应用最广泛的数学地质方法之一,它是运用数学方法研究物理性质在研究区空间分布规律的一种多元统计分析方法。本文介绍趋势面分析的原理(根据其特点采用最小二乘法求解超定问题),以理论数值模型为基础,来研究趋势面分析在地球物理勘探中的应用。结果表明,趋势面分析在地球物理勘探中,有平滑滤波的作用和消去背景场值来突出异常的作用。     

基于Curvelet变换的地震资料弱信号识别及去噪方法

针对地震资料中背景噪声较强,有效弱信号淹没其中难以识别,且在时间域地震有效信号和随机噪声又较难分离的问题,尝试将其通过Curvelet变换进行信噪分离。在Curvelet的不同尺度域采用自适应阈值函数对噪声进行压制,保留有效信号系数;同时,阈值函数中引入不同尺度域地震剖面信噪比,通过与信噪比相关的权值系数降低具有高信噪比的尺度域阈值,从而保留被随机噪声淹没的弱信号;最后对残留噪声系数再应用中值滤波,进一步压制噪声,突出弱信号。与常用于弱信号识别处理的小波变换,以及Curvelet变换的固定阈值处理方法相比,具有多尺度多方向性的Curvelet变换能够更加有效的刻画地震信号,结合自适应的阈值处理时,在弱信号识别及去噪方面具有明显优势。     

受软弱层影响的露天矿边坡复合滑动面优化计算方法

软弱层对露天矿边坡稳定性影响很大,但含软弱层边坡的滑动面确定是非常复杂的。本文将露天矿边坡的变形破坏分为剥落、崩落、滑动、沉降、流动等几种基本形态,并对露天矿边坡的破坏特征进行了分析,进而利用最优化理论计算方法,确定了包含软弱层影响的露天矿边坡复合滑动面,为受软弱层影响露天矿边坡的稳定控制和防治提供指导。     

强度折减法在含软弱结构面岩坡稳定性分析中的应用

将强度折减有限元法与ABAQUS软件相结合,对含有软弱结构面的岩石边坡进行了模拟,利用软件的后处理功能显示塑性应变和塑性区的开展情况,以此作为含软弱结构面岩坡失稳的评价依据。通过分析岩坡中软弱结构面的贯通率、几何位置、结构面间的岩桥长度等因素对边坡破坏模式及安全系数大小的影响,证明了软弱结构面是控制岩质边坡破坏的主要因素。算例的模拟分析说明,ABAQUS软件能够较为准确地预测含软弱结构面的岩质边坡潜在破坏面的形状位置,对于复杂的岩质边坡的稳定性分析具有是实用性。     

基于表面积分法的掘进巷道声场特性数值分析

基于表面积分法,建立了掘进巷道声能密度及声压级数学模型和微元网格模型,编制并运行了Matlab程序对掘进巷道长空间的噪声声场特性进行了数值计算,分析了接收点距离,吸声系数和曲面半径等对巷道声场的影响。结果表明：半圆拱形横截曲面的划分平面数为奇数时产生的散射声压级比平面数为偶数时产生的散射声压级大;巷道噪声声压级随接收点...     

应用瞬变电磁虚拟波场成像方法检测井下煤层气水力压裂效果的试验研究

水力压裂是煤层气增产改造的常用手段,对压裂效果的好坏有重要意义,对比压裂前后的瞬变电磁探测数据是一种对其有效的评价方法。探讨了瞬变电磁波场变换理论,实现了对瞬变电磁信号中波场特性的提取,提出了基于虚拟波场波形特征的速度分析反演成像方法。计算了三维数值模型数据的反演结果,对存在较小形态变化的裂缝取得了良好的成像效果。开展了两次工程试验,对瞬变电磁虚拟波场反演成像方法检测井下煤层气压裂裂缝形成情况的实用性和可靠性进行了检验。研究表明:瞬变电磁虚拟波场反演成像方法能够有效应用于井下煤层气水力压裂效果检测。     

基于正压控制的采空区双重高效密封防火技术

构筑密闭墙是预防采空区自燃的主要手段,可以有效阻断与其连通的漏风供氧通道。借助具备流场分析功能的RFPA2D-Flow软件,模拟分析了注氮气室相对正压作用下采空区密闭裂隙漏风的受控演变规律,优化设计了保障注氮气室有效运行的井下注氮管路与自增压液氮罐配合注氮方案,通过现场案例分析了注氮气室与沙柱密闭联合密封采空区防火的效果。研究结果表明:随着注氮气室相对正压的逐步增加,通风巷道经由密闭裂隙向采空区漏风的速度迅速减小,并最终产生反向,形成由注氮气室向通风巷道微量渗漏氮气的状态;当4303采空区抽采负压为-300 Pa,瓦斯抽采流量为30 m3/min,甲烷体积分数为85%时,保持注氮流量0.15~0.20 m3/min,气室内相对正压可维持在20~30 Pa,采空区自燃指标气体和温度在3 d内即得以有效抑制和降低。     

基于高密度电法及瞬变电磁法的矿区采空区探测技术

为了探测福山铜矿王家庄矿区采空区具体位置,采用高密度电阻率法和瞬变电磁法,对采空区内进行地球物理测量,利用采集区内岩体电性参数,结合已知的工程地质资料及此次物探测量成果,对采空区或巷道所产生的地球物理特征进行了系统的对比分析,划分出了6处重点异常区。研究为后续工程地质钻探验证等工作提供了参考依据。     

Bishop法自动搜索均质边坡最危险滑动面

对于均质的以及没有断裂面的岩坡,在一定条件下可用圆弧法进行稳定分析。文中应用简化的Bishop法,采用一维搜索的黄金分割点法自动搜索均质边坡的最危险滑面,运用AutoCAD内置的VBA语言进行编程,并对某一均质边坡进行实例分析。计算过程表明,该方法求解虽然计算工作量比较大,但精度比较高,在其计算过程中可了解最危险滑弧圆心的分布规律,不但适用于简单均质边坡,同时对复杂的非均质边坡也具有一定的指导意义。     

电力系统故障状态下微弱信号检测方法研究

为了提高电力系统稳定运行的可靠性,针对基于电力系统故障状态下微弱信号检测的方法展开了一系列研究,提出了基于Duffing混沌振子模型的微弱信号检测策略。利用系统存在噪声影响时观测微弱信号的变化规律,建立一种基于Duffing混沌振子的微弱信号检测模型,并在系统出现故障时对系统内所出现的微弱信号变化进行观测,包括时域波形以及相平面轨迹,还构造混沌检测模型对策动力幅值进行仿真计算。其仿真结果得到:在系统中存在白噪声或微弱正弦信号情况下,混沌运行轨迹以及大尺度周期运行轨迹仍保持着一定规律,进而能够得到待检测的微弱信号的变化情况;当系统内出现强噪声的情况下,此检测模型仍可以准确观测到微弱信号,有效屏蔽了噪声对信号的影响。结果表明,该方法能够有效适应不同环境且不受噪声影响,提高了检测的效率和准确率,对保障电力系统稳定运行有重要意义。