槽波地震勘探在煤层构造探测中的应用

以槽波形成机理及传播规律为基础,进行透射槽波能量分析,探讨了槽波衰减规律,并得出槽波透射与断层断距的关系。在透射能量能穿透工作面的基础之上,采用透射槽波能量层析成像方法对工作面煤层进行成像,得出工作面槽波能量成像构造解释图;根据槽波在煤层中传播的槽波频率变化规律,得到煤层厚度的变化平面图。结果与实际地质资料吻合较好。     

槽波衰减系数成像方法及其应用

透射槽波遇到断层等构造时能量衰减剧烈,非常适用于衰减系数层析成像,但在理论上和常规衰减系数成像不同,需要重新阐述槽波衰减系数成像理论。将构造影响等效于介质吸收作用,通过求介质衰减系数反映构造,由此提出在煤厚不变和煤厚变化两种情况下,槽波衰减系数成像方法的理论解释,给出其解法;对三维断层模型进行槽波数值模拟,用理论数据检验槽波衰减系数成像方法,理论上证明了其有效性;在探测断层、煤厚变化实际应用中,该方法也取得了很好效果。     

煤层风氧化带边界控制及其富水性探测方法研究

针对国家能源集团宁夏煤业有限责任公司金家渠煤矿在勘探阶段煤层风氧化带确定范围与实际揭露位置存在的偏差,技术人员重新勘定煤层风氧化带边界,增加开采煤炭资源,减少资源损失,合理布置工作面,提前采用定向钻探与取芯化验法对4煤层风氧化带下边界进行探测,并结合3煤层风氧化带实际揭露资料推测其分布范围;在110401工作面回风巷掘...     

应用瞬变电磁法探测煤层风氧化带

详细阐述了瞬变电磁法的原理和工作步骤,通过实例说明瞬变电磁法在煤层探测中的实际运用,比较探测结果与掘进巷道揭露的风氧化带位置,在稳定且完整的煤层探测时基本相符,证明其探测结果可以指导矿井生产.     

黏弹煤层介质断层构造槽波响应特征分析

隐伏断层是影响工作面透明化建设、煤矿智能化发展的重要地质因素之一，槽波地震勘探是目前探测断层的常用方法。目前，槽波理论研究主要基于煤层弹性各向同性条件，但煤层是由有机物质和无机物质组成的层状沉积岩体，具有较强的黏弹性。基于Kelvin-Voigt黏弹性理论，采用三维交错网格高阶有限差分法，边界吸收采用PML吸收边界算法，研究了煤层黏弹性和断层断距对槽波传播的影响。结果表明：黏弹介质煤层中地震波能量衰减增强，高频部分能量衰减严重，黏弹介质更加接近实际煤层的衰减特性；槽波遇到断层后，z分量高阶Rayleigh槽波发生透射和绕射现象，产生了新的转换波组基阶与高阶Rayleigh槽波；煤层的横波品质因子Qs=50时，基阶槽波具有明显的频散曲线形状，Qs衰减至10时，高阶Rayleigh槽波仍有清晰记录，槽波能量峰值向低频移动；随着断层断距的增大，绕射和透射作用逐渐增强，转换波组能量逐渐增大，断层后z分量的转换波组能量逐渐增强，槽波能量峰值向高频移动。     

基于透射槽波的工作面煤层厚度高精度反演方法

矿井地质条件复杂,煤岩体的非均质性和各向异性、煤层结构和煤岩层组合特征、以及巷道条件导致炮检点环境的差异,均会影响槽波的形成及传播,使实际槽波传播特征与理论"岩-煤-岩"模型差别甚远,增加了透射槽波方法反演煤层厚度的准确性和难度。为提高煤矿井下采煤工作面煤层厚度变化的预测精度,提出了基于槽波频散理论和分频处理技术反演煤层厚度变化的方法,通过理论情况下Love型槽波传播规律建立了不同频率下槽波群速度与煤层厚度的关系,采用窄带滤波方法分析了成像频带对反演精度的影响,提出了层析成像频带优选策略,提高了群速度反演煤层厚度的精度;将该方法应用于陕西铜川焦平矿区2408工作面煤层厚度探测,该工作面平均煤层厚度7.6 m,选择50～80 Hz的频率区间对层析成像频带进行研究,定义了煤层厚度采样点与槽波群速度的分类关系,利用87个巷道采样点评价了各成像频段对群速度和反演煤层厚度的影响,优选60～75 Hz频带的成像群速度与巷道采样点和回采揭露点的相关性分别为81.6%和85.1%;将优选频带反演的煤层厚度与回采前后181个实际煤层厚度数据进行误差分析,煤层厚度预测误差绝对值小于0.40 m(误差小于5...     

含断层煤层反射槽波数值模拟及响应特征研究

槽波勘探是煤矿井下勘探的重要手段,其借助槽波在煤层中传播具有能量强,传播距离远等优点,实现采煤工作面断层或其他地质异常体的探测。透射槽波勘探研究较为成熟,已在煤矿生产中得到广泛应用。近年来,反射槽波逐渐得到关注,利用反射槽波预测断层落差是今后槽波勘探的研究方向,其理论依据研究并不充分。为了明确反射槽波能量特征与断层落差间的关系,建立6个不同落差的断层模型(断层落差分别为煤层厚度的1/8、1/4、1/2、3/4、1倍、2倍),设计反射槽波勘探观测系统,基于高阶交错网格有限差分算法进行数值模拟,通过提取6个不同模型的反射槽波振幅信息,分析反射槽波能量随偏移距以及断层落差的变化特征,并分析带通滤波对反射槽波能量分布的影响。分析结果表明:断层落差小于1倍煤厚,随着落差增加,反射槽波能量逐渐增加;断层落差继续增加,反射槽波能量逐渐降低;断层落差不同,其对应的反射槽波能量随偏移距的变化趋势一致,但断层落差大于3/4煤厚时,远近偏移距反射能量出现显著差异; 100～150 Hz和150～200 Hz带通滤波分别对断层落差小于1/2煤厚和大于3/4倍煤厚的反射槽波能量影响显著。因此,基于反射槽波能量分布特征进行断层落差探测,理论依据充足,具有实际应用价值。     

风氧化带内煤层开采覆岩移动破坏规律的研究

本文依据皖北矿务局百善煤矿风氧化带煤层安全开采实践，阐述了风氧化带煤层顶板岩性变异特征，综述了工作面进入风氧化带开采的覆岩破坏移动规律；并分析了移动规律产生的原因。     

对称介质中陷落柱槽波地震波场响应特征研究

华北型石炭二叠系煤田中陷落柱较发育，通常会破坏地层的完整性，在孕育发展过程改变了围岩的力学特性和声学特征；通过岩石单轴加载条件下波速测试，获得岩石加载塑性变形前波速与应力的关系；基于物性参数测试结果建立三层对称均匀介质的数值计算模型，采用有限差分法对弹性波动方程进行全波场正演模拟，并在模型中部设置陷落柱，获得波场快照、地震波记录及频散曲线，采用速度和能量衰减系数CT分析法对槽波地震波场进行反演，研究了不同陷落柱物性参数及观测系统布置参数对反演结果的影响。结果表明：地震波场随着传播距离的增大而减弱，遇到陷落柱时槽波信号明显减弱甚至消失；陷落柱波速大于围岩或小于煤层时，形成明显的绕射槽波，Airy相发生跳动现象；陷落柱波速小于煤层时表现为低速异常，而低速或高速的陷落柱均产生明显的能量衰减异常；现场观测系统布置时炮间距和道间距可选为20 m。     

风氧化带工作面开采管理方法

菜园煤矿三采区东翼二区段 332 4工作面为该矿提高开采上限 ,将工作面布置在风氧化带中 ,在开采过程中取得了一些风氧化带工作面开采的实践经验。     

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。     

淮南矿区潘二煤矿A组煤槽波透射法探测试验研究

淮南矿区潘二煤矿A组煤开采受到灰岩承压水威胁,研究槽波透射法探测技术查明煤层构造情况,为煤矿防治水提供技术支持。研究选取11123工作面构造复杂段开展槽波透射法探测试验,确立适合本矿的槽波探测观测系统、激发与接收参数,应用槽波能量CT成像技术对槽波数据进行CT成像。经矿方验证,本次试验探测效果良好,选取参数合理。     

煤层中槽波传播特性分析

建立了三维煤系地层模型,探讨了槽波的形成条件、吸收衰减模型和辐射衰减模型,分析了围岩横波速度、围岩密度及煤层厚度对接收槽波的影响。仿真结果表明,对称模型中槽波能量主要集中在煤层中,以煤层为中心呈对称分布,煤层与围岩分界面处槽波能量迅速衰减。随着传播距离的增大,激发出更高的频率分量,频谱展宽,幅值衰减。非对称模型中围岩速度不同使槽波频谱范围展宽,主频升高。随着煤层厚度的增加槽波主频越低,能量越集中在煤层中。围岩密度对槽波影响很小。     

南梁煤矿风氧化带工作面顺槽支护的数值模拟研究

针对南梁煤矿风氧化带20204工作面顺槽原支护的不稳定性,根据实际开采条件,利用数值模拟方法,分析巷道围岩最大主应力分布特征与围岩位移变化规律,提出新的合理支护方案和参数,克服了南梁矿原有支护方式和参数的盲目性,效果较好。     

利用透射槽波衰减系数探查煤层内部的断层响应特征研究

有效预防地质构造区域带来的危害,首先应查明井田内部隐伏地质构造赋存特征。通过建立断层数值模拟,利用地震波场正演模拟数据研究槽波传播特征和地质构造响应特征,证明煤层具有不连续特性时槽波勘探可有效探明构造赋存分布情况。采用槽波透射法对回采工作面进行探测,查明了区域内构造分布情况。研究表明:回采过程中,揭露的隐伏构造与槽波成果分析相对应,说明槽波探测可作为一种探测地质隐伏构造的重要手段。     

风氧化带内煤层安全开采关键技术的研究

根据现场观测资料和工程实践,着重论述了风氧化带内煤层开采时覆岩破坏移动特征,风化带岩石属性和风氧化带内煤层安全开采机理的定性、定量分析．提出了风氧化带煤层开采无垮落带;受采动影响后,具阻水和抑制导水断裂带继续发展的双重作用以及移动快、变形大、回宿快、下沉大和适当加大开采厚度等新观点。     

淖毛湖煤田西山窑组煤层风氧化带深度的确定

以新疆淖毛湖煤田萨依苏兴盛勘查区为例,在综合分析煤、岩层风化特征和钻孔岩芯编录资料、煤质化验指标、煤层物探测井数据的基础上,确定了西山窑组煤层风氧化带的深度,对其影响因素进行了探讨.     

基于三维数值模拟的复杂构造地区槽波精细探测研究

为了查明六家煤矿E1N₄6-7工作面构造分布和煤厚变化情况,保证矿井安全生产,根据E1N₄6-7工作面实际地质特征开展了三维数值模拟工作,在分析工作面槽波及频散特征的基础上开展了工作面透射槽波研究。研究结果表明,采用交错网格有限差分GPU并行法对基于实际地质特征的三维多岩层断裂模型实施弹性波场数值模拟,可揭示落差3 m断层的槽波能量变化;采用“全息采集”方式布设观测系统,可最大限度地接收有效槽波信号。透射槽波探测结果显示,E1N₄6-7工作面共存在3处断层和1处煤厚变薄区,共4处地质异常。工作面回采实际揭露情况与此次槽波探测结果吻合良好,验证了该方法的可靠性。研究为精细探测构造复杂地区的微小断层奠定了基础。     

浅谈瓦斯富集区对透射槽波的响应特征及反演参数的相关性

通过模拟并在寺家庄煤矿开展探测试验,从瓦斯富集区导致的煤层波动力学特征变化的地震响应特征为切入点,分析瓦斯富集区槽波响应特征与槽波可反演参数的相关性。