基于多参数优选及三维模拟的槽波精细探测研究(增刊)

近年来,地震槽波常用于探测煤层内的隐伏构造,但是适宜的激发参数对探测精度和效果有较大影响。以六家煤矿E1N4段6-7工作面运输顺槽为研究对象,通过多参数激发试验及接收效果试验优选区域最优采集参数,在此基础上建立了含断层的三维模型,开展三维正演模拟,检测优选参数的适宜性,并进行了实际应用。结果表明：3m孔深和300g的激发药量可获得较好的反射槽波;基于锚杆检波器接收是槽波数据接收的最优选择;正演模拟结果与模型断层位置吻合,证明了优选参数的适宜性;依据优选后的参数开展了探测实践,查明了2处断层异常存在,修正了早期断层信息,并发现了新的断层CF2,为后期安全生产提供了可靠地质保障,并为槽波探测提供了参数依据。     

透射槽波勘探在矿井小型构造探测中的应用研究

为查明某矿1302工作面内断层等隐伏地质构造的发育情况,确保工作面安全生产,提高开采效率,实现矿井小型构造的精准探测,依据透射槽波勘探的方法原理,通过对该矿1302工作面的实际踏勘,分析相关地质资料后设计合理的观测系统,对该工作面的隐伏地质构造进行探测。结果表明,透射槽波能量层析成像结果可以较精准地反映构造异常在该工作面的延伸发育情况,且回采验证标记异常的区域和实际揭露断层走向基本一致。对工作面内部发育的小型构造,可以通过透射槽波探测技术,布置合理的观测系统,探测出工作面内部隐伏地质构造的发育情况,为精准地了解断层的赋存状况提供依据。     

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。     

透射槽波在油页岩中探测断层的应用

槽波是形成于岩-煤-岩中的一种导波,槽波技术经过多年发展,现已成为煤矿井下探测各种地质异常体最有效的手段之一,服务于煤矿的安全生产。油页岩是一种沉积岩,含可燃有机质,属于高灰分的腐泥煤,油页岩的开采跟煤层一样,同样受断层的影响。在采用槽波方法探测甘肃某矿油页岩层中断层的基础上,通过综合分析、定性解释,结合打钻与回采验证情况,得出槽波在油页岩层中发育较好,能够较准确地探测断距大于1/2煤厚的断层。     

槽波地震勘探技术在采煤工作面构造探测中的应用

采煤工作面构造探测是实现工作面安全高效开采的重要保障。以乌兰木伦煤矿12404工作面构造探测为研究背景,应用采煤工作面槽波地震勘探技术,优化勘探工艺参数,通过沿主运巷、回风巷和切眼布置激发点和检波点,共布设接收点249道,测线长度2 480 m;采用20 m间距,布置激发点129个。采用全排列采集方案接收有效数据,采集有效数据129炮,经验证数据全部满足要求。应用透射槽波及反射槽波相结合的方法,进行数据处理与解释,得出该工作面内有4条断层,并无其他地质异常构造,进一步分析得到了4条断层的走向、落差、控制延展长度和控制程度等具体参数。     

透射槽波层析成像在煤矿工作面隐伏构造探测中的应用

井下槽波探测技术分辨率高、信息量大、抗干扰能力强,可用于预测煤矿井下回采工作面内隐伏小构造。通过提取透射槽波有效信息,分析槽波沿传播路径上的衰减信息,采用层析成像方法,能够有效重现小构造分布情况。结合井下工程实例,介绍了井下透射槽波法数据采集、资料处理及成果解释方法。实际揭露的地质情况验证了方法的有效性。     

槽波在采空区边界探测的数值模拟研究

矿井安全生产受前方采空区、断层破碎带等复杂地质因素制约,矿井槽波超前探技术的逐步完善提高了采空边界、断层的探测精度,提高了对掘进前方隐伏地质灾害预报的准确率。为保障复杂地质条件下矿井安全、高效生产,开展槽波采空边界探测理论分析十分必要。数值模拟探测结果说明,槽波超前探测在技术上可行,利用人工设置断层,然后进行后期数据处理,验证在槽波成像界面处确实是断层构造,为煤岩界面,裂隙较发育,岩体较破碎,同时也验证了提出的后期数据处理思路有效、可靠。     

基于透射槽波的煤矿陷落柱探测方法

煤矿陷落柱是影响矿井工作面回采及安全生产重要因素之一,在对透射槽波探测原理及数据采集模式系统论述的基础上,总结提炼了透射槽波数据处理中的几项关键技术,结合山西天地王坡煤业有限公司3204工作面陷落柱探测成果探采对比研究表明,陷落柱对透射槽波的衰减作用明显,透射槽波CT成像结果能够准确圈定陷落柱位置,透射槽波是探测工作面内部陷落柱的有效手段。     

槽波地震探测在河东煤田应用研究

为了保证矿井回采工作面安全顺利回采,以槽波探测技术对回采工作面内断层、陷落柱、隐伏构造等进行槽波探测技术研究。本次槽波探测采用沿巷道呈线状全排列布置接收方式,槽波透射能量衰减为主,槽波速度成像结果图次之,辅以槽波特征分布图、纵横波速度成像结果图、无线电波透视结果实施综合的探测结果研究。基于对应的记录数据和相应的成像,从而针对工作面之中断层和隐伏构造等对应的地质实际构造发育问题加以分析,最终表明,其本身和后期回采工作面实际的揭露情况也是能够相互吻合的。     

基于三维数值模拟及矿井瞬变电磁法的导水构造探测研究

导水构造隐秘性较强,是煤矿水害事故中的重大隐患,导水构造的有效探测对预防煤矿突水意义重大。基于目标层段煤系岩层地电特征及前期三维地震探测成果,建立了导水构造三维地质模型,运用Maxwell软件进行三维数值模拟以揭示区域导水构造的电磁响应特征;利用矿井瞬变电磁方法进行了掘进巷道左侧帮及巷道掘进面方向的数据采集,通过对数据进行适应性处理、反演计算和综合解释,明确了巷道左侧帮及巷道掘进面前方SF32导水断层的空间位置。结果表明,SF32导水断层在距巷道左侧帮45~50 m处呈东西向展布,延伸至掘进面左前方40 m区域时出现了向北西方向的转向。最终通过钻孔验证了该导水断层的方位,修正了前期三维地震勘探所解释该断层的空间位置,证明了该方法的准确性和有效性。     

基于Autodyn数值模拟的卡钻处理技术研究

为了解决卡钻实际操作存在的问题,采用了理论分析与数值模拟相结合的方法。通过理论分析,以应力波原理为基础,研究了选择装药的形状以及装药的半径;采用Autodyn软件进行数值模拟。研究得出:选择半径60 mm、高150 cm的炸药,在距离钻头100 cm处安放,可以在钻机薄弱位置形成应力集中,进而使钻头与加重杆有效分离;选择合理安排药包药量和安装位置,产生冲击加载,可以在钻具薄弱部位形成应力集中,实现准确断裂。     

复杂矿井火灾烟气蔓延三维仿真研究

为研究灾变发生对矿井的影响,以通风系统三维仿真模型作为平台,基于通风网络解算模型和烟流蔓延参数模型,分析了风速、风向、火灾温度和烟流浓度的动态变化,实现对火灾时期风流运动、火灾蔓延时的烟流浓度分布的动态模拟,并将其在三维平台上展示出来。并以国内某复杂矿井为例,探究火灾发生时烟气蔓延情况。研究结果表明,选取复杂矿井为例进行建模及火灾点设置,模拟了烟流的影响范围和到达时间,验证了三维平台的可靠性;通过模拟得到,上行通风火灾风流紊乱会造成旁侧支路风流逆转,而且相邻采面经历了风量逐渐减小、停止和反向的变化,烟流会通过2个回风巷道排出,污染多个回风巷道。     

综放工作面矿压显现数值模拟研究

近年来,综合放顶煤开采技术成为我国厚煤层开采中应用最为广泛的技术,针对综放工作面所具有的"加长"、"快速推进"的特点,采用FLAC^3D数值模拟计算研究了其矿压显现规律,模拟分析了综放工作面不同推进速度及不同长度条件下围岩的应力场、位移场及塑性区的分布与演化规律,得出了综放工作面的矿压显现规律,为工作面支架的选型提供了依据。     

基于FLAC3D数值模拟的钻孔变形特征及围岩稳定性研究

为了对钻孔变形特征及围岩稳定性进行研究,采用FLAC^3D数值模拟软件,建立了卸压开采数值模型,采用多维耦合数值模拟方法,研究了开采煤层顶板垂直应力随工作面推进的运移规律以及钻孔的挤压安全系数分布规律和剪切滑移量分布规律,分析了钻孔破坏的影响特征。研究得出:随着工作面的开采,上覆煤层产生了同步的位移,且岩层移动范围比下层煤开采范围大;随着开孔位置距离煤层顶板的偏移,当钻孔避开了顶板5~11 m挤压失稳区,钻孔挤压破坏危险区域也相对随之缩小,提高了钻孔开孔位置高度,有效减少了钻孔危险区范围。研究为钻孔的合理布置提供技术支持。     

断层对工作面开采影响数值模拟研究

为了安全高效地采出煤炭资源,采用FLAC^3D数值模拟手段,研究了采动条件对断层的影响,分析了工作面采动断层活化特征进行,然后建立数值模型,对断层尖灭部位两盘沿垂直断面和断层面的位移动态变化规律进行了研究。研究得出:在垂直断面层面上,随着工作面的推进,断层两盘垂直断层并没有发生明显的位移;在断层面上,断层两盘沿断层面发生了一定程度的滑动,最大位移达3 m。     

基于变电站三维模型的接地仿真技术研究

如果在实际操作中,忽略了地表面点位部分不均匀的问题,接地技术就会存在一定的安全隐患。为此,提出基于变电站三维模型的接地仿真技术研究。测量变电站实际土壤环境,计算土壤电阻率参数,在此环境中搭建等间距接地网,建立地表面点位部分土壤相关模型,将其与等值接地网模型相结合,规划工频接地电阻、接触电压和跨步电压等参数,优化仿真操作碰撞检测算法,将以上参数应用到仿真环境中,根据该区域环境及变电站仿真,实现接地仿真,同时通过碰撞检测消除仿真环境中接地操作可能存在的安全隐患。实验结果表明,设计的基于变电站三维模型的接地仿真技术仿真效果与实际效果误差小、参数更灵敏,其整体安全性较优。     

基于GPS技术的矿山塌陷区岩体移动三维模拟研究

为了解某煤矿三矿区因长期开采所造成的地表沉陷情况,通过GPS技术对该区域的地下岩体移动状况实施监测,基于《测绘技术设计规定》等有关规范针对矿区建立监测网点,获取GPS位置数据,并通过Surfer软件对所获取的地理位置数据进行三维模拟,输出三维沉降模型,进而对该区域的沉陷情况进行判断。经三维模拟与数值分析发现,三矿区地表局部出现沉降小盆地,存在较为剧烈的地表塌陷,在加固处理之前不宜再实施煤炭开采作业。