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。     

成庄矿15~#煤层槽波能量衰减系数CT成像技术的应用研究

相比于其他地震波而言,槽波在能量上的变化非常明显,因此通过槽波的衰减系数CT成像可以较为准确的探测出陷落柱、断层等地质构造的发育情况。根据槽波对构造的反应原理,介绍了槽波能量衰减系数CT成像的原理方法,并采用槽波透射法对成庄矿15~#煤层1307工作面进行探测,发现本次探测槽波速度与横波(S波)速度接近,以致降低了速度CT成像的探测准确度,而槽波能量衰减系数层析成像方法的应用,则成功探测出工作面内2个陷落柱影响范围区域与多个断层的延伸区域及影响范围。通过实际应用证明了槽波振幅衰减系数CT成像技术应用探测精度高,抗干扰能力强的特点,并在一定程度上能够弥补速度分析CT成像技术探测的一些缺陷。     

陷落柱对煤岩折射波的影响及相应成像方法研究

震源在煤层内激发后,当入射角等于或大于临界角时,将同时形成槽波和折射波,折射波沿煤层与顶底板的分界面传播并不断重新进入煤层而被检波器接收,与在地面激发和接收的折射波不同,在煤层内激发和接收的折射波具有很强的周期性和频散性,是井下地震波场的重要组成部分,但对其探测构造的能力一直缺乏深入的研究,为了验证折射波探测陷落柱的有效性,分析了折射波的形成与传播规律以及在遭遇陷落柱时速度与振幅的变化情况,通过对含陷落柱工作面模型的正演模拟,比较和分析了陷落柱对折射波与槽波振幅的不同影响,通过将振幅衰减系数成像方法应用于折射波上,实现了利用折射波对工作面内隐伏陷落柱的探测,对碾沟矿2101工作面实际数据进行了处理。结果表明:井下地震记录中既包含槽波也包含折射波,折射波的纵横波速度接近于围岩的纵横波速度,折射波振幅弱于槽波,但在特殊地质条件下会出现折射波振幅强于槽波的现象;陷落柱等贯穿煤层和顶底板的异常构造能够对折射波振幅造成较大影响,遭遇陷落柱时折射波的振幅衰减程度大于槽波,折射波振幅衰减系数的成像结果能够有效反映实际陷落柱的位置与边界;折射波成像精度低于槽波,可作为槽波探测的有效补充,特殊地质条件下槽波能量弱,此时折射波可替代槽波实现陷落柱探测。     

地质透明化工作面内多种异常体的槽波解释方法研究

矿井地质透明化是当前煤矿安全高效开采的新要求，针对复杂地质条件的工作面，槽波探测技术作为常用的物探手段之一，若工作面存在多种地质异常体，其属性无法进行准确的分辨与解释。以山西阳泉某工作面为例，对包含断层、陷落柱、薄煤带、挠曲4种地质异常体的工作面进行了三维波场模拟，分别从数值模型的单炮特征、频谱特征、频散特征进行分析；结合数值模型的纵波振幅与速度、横波振幅与速度、高频槽波振幅与速度以及低频槽波振幅与速度8种类型的CT反演成像，研究了断层、陷落柱、薄煤带、挠曲4种地质异常体在槽波属性上的不同响应特征。结果表明：(1)断层引起槽波异常的主频及速度与无地质异常的煤层基本一致，横波、高频、低频槽波振幅可以显著识别断层，横波、高频、低频槽波速度可以较显著的识别断层，纵波振幅与纵波速度无法有效识别断层；(2)陷落柱的单炮特征表现为低阶减弱、高阶增强，横波、高频、低频槽波振幅可以显著识别陷落柱，横波、高频槽波速度可以较显著的识别陷落柱，纵波振幅、纵波速度与低频槽波速度无法有效识别陷落柱；(3)薄煤带主频基本不变，速度降低，高频槽波振幅与速度、低频槽波振幅与速度可以显著识别薄煤带，纵波速度与横波振幅可...     

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。     

基于透射槽波的采煤工作面陷落柱探测模拟研究

煤层中陷落柱严重影响采煤作业,会引起突水、瓦斯突出等安全事故,为此,基于物理模拟技术,根据煤层陷落柱的结构、物性参数以及声学特性特点,选择了煤粉、石膏、水泥为原料,设计并制作了"岩-煤(含陷落柱)-岩"3层煤层物理模型来模拟。根据物理模拟的相似原理,选择合适的声波频率,以可控频率振幅和可选子波的声波发射仪激发振动模拟槽波激发震源,利用透射法在煤层物理模型中采集槽波数据,模拟采煤工作面内陷落柱槽波探测装置,研究采煤工作面内陷落柱的透射槽波探测方法。利用实验透射槽波数据,计算出各通道的振幅能量衰减系数,利用槽波数据波形分析波速,使用平滑伪魏格纳威利分布(SPWVD)时频分析方法,最终确定陷落柱的存在位置。结果表明:对透射槽波的速度分析,利用SPWVD分析透射槽波能量特征,根据槽波最大振幅衰减系数,可以有效识别采煤工作面内的陷落柱。     

赵固一矿井下槽波地震勘探反射波探测技术

为了评价赵固一矿井下槽波地震勘探的效果,采用节点式无缆地震仪对16011工作面进行井下槽波地震勘探,提高了成像区域的X射线覆盖次数,对16011工作面上顺槽侧帮内部构造进行了探测。根据得到的槽波记录数据以及CT成像结果,解释了探测区域内的断层情况,并对反射槽波能量衰减的CT成像技术展开研究,为准确探测断层、陷落柱等相关情况提供依据。     

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。     

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。     

透射槽波地震勘探在济宁二号煤矿的应用

济宁二号煤矿煤层结构较复杂,煤层冲刷带、断层等地质构造是影响矿井安全高效回采的主要地质因素,如何查清回采工作面内的煤层冲刷范围与断层的展布情况是亟需解决的难题.基于槽波地震探测原理,通过透射槽波在济宁二号煤矿123上02工作面的应用,分析了槽波单炮、频散、频谱分析及波场速度的响应特征,研究了利用槽波能量预测冲刷带范围和...     

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。     

透射槽波在开滦矿区煤层厚度变化探查中的应用

为研究透射槽波对开滦矿区煤层厚度变化情况的探查效果,在开滦矿区某矿2022工作面两巷侧帮开展透射槽波探测,采用透射槽波振幅衰减系数CT成像方法对工作面进行成像,以圈定工作面内煤层厚度变化区域及其他构造异常。经回采验证,槽波探测圈定的煤层厚度变化区域重合度较高,断层位置解释准确。结果表明,透射槽波适用于开滦矿区的煤层厚度变化探查,探查结果为下一步工作面的安全回采提供了地质依据。     

透射槽波法在王家岭煤矿中的应用

王家岭煤矿开展了一次透射槽波探测,利用单炮、频散及CT成像等处理解释方法,对巷道揭露断层在工作面内的发育情况进行了探测,取得了良好的效果。     

透射槽波探测技术在同煤塔山矿的应用研究

同煤塔山矿煤层为特厚煤层，地质条件复杂，断层是制约安全高效开采的主要地质因素之一，如何查清回采工作面断层的分布情况是亟需解决的难题。基于槽波地震探测原理，采用槽波透射法，通过特厚煤层槽波探测断层的数值模拟，研究了在特厚煤层中槽波波场响应特征及探测断层断距的精度，并在工作面进行了实际应用。研究结果表明：基于实际模型的顶底板岩性与煤层物性差异明显，槽波发育较好；18 m厚煤层槽波主频为80 Hz，埃里相速度为1 000～1 100 m/s，对模型数据进行60～100 Hz的带限滤波，通过成像，槽波可以探测断距为5 m以上的断层；结合回采情况，同煤塔山矿宜采用透射槽波地震探测技术对构造进行探查，槽波解释成果可为矿井安全高效智能化开采提供可靠的地质保障。     

基于槽波层析成像的陷落柱定位研究

在煤矿井下地震勘探中,由于检波器和震源只能在巷道内进行布置,造成了观测系统的布局和分布特点受到限制。为了更好地探测煤矿进行实际异常的地质构造,确保矿井安全生产,采用槽波层析成像的方法对陷落柱定位进行研究。研究了陷落柱对煤层波场的影响,得出陷落柱对体波成分影响相对较小,而对瑞雷型槽波Rx和Rz分量的影响却相对较大;又对陷落柱速度成像和陷落柱能量成像进行了研究,研究验证了槽波层析成像技术在陷落柱分布范围定位中的准确性,研究为煤矿井下陷落柱地质构造的勘探提供了技术支持。     

煤矿陷落柱槽波探查技术及应用

陷落柱是岩溶空顶塌陷的产物,也是影响矿井采掘衔接和安全生产的重要因素之一。为了提前查明陷落柱的赋存特征,避免工作面回采过程中无计划揭露陷落柱带来的人员伤亡和财产损失,针对典型矿井,制定标准煤岩样,展开室内试验分析,并选择合理的工程现场,展开槽波地震透射法和反射法勘探,最终,结合槽波速度法和能量法分析圈定陷落柱范围,通过探采成果对比研究该方法对陷落柱精准探查的适用性。结果表明:槽波透射法速度分析中,陷落柱的槽波速度与其裂隙发育情况和胶结程度密切相关,异常值难以准确界定;槽波透射法能量分析中,陷落柱的槽波振幅值衰减严重,可以依据衰减系数和相应计算方法,准确圈定陷落柱的发育范围;如果陷落柱与煤体交界面完好,与煤层夹角适合,槽波反射法速度分析可以准确划定陷落柱的边界。因此,槽波地震勘探对陷落柱构造的探测效果良好,能够有效指导矿井的安全生产。     

综采工作面薄煤带范围精细综合物探

通过对矿井直流电法和槽波地震法探测煤层变薄带方法原理的研究,发现槽波经过断层或煤层变化带时槽波能量会在煤层变化区域聚集,槽波初至时间对煤层局部变薄带有明显反应,由此可得到较准确的煤层变薄带平面分布范围;矿井直流电法对被相对低阻围岩充填的煤层变薄带呈明显低阻反映,它不仅能探测并圈定工作面内部的煤层变薄带还能探测单个巷道一侧的煤层变薄带范围。使用2种方法对黄陵一号矿1001工作面内煤层变薄带进行了探测,2种方法综合解释互为补充,圈定了小于1.6 m不能综采的范围,验证效果良好。     

基于槽波地震勘探技术的工作面底板折射地震波响应特征研究

超前识别工作面内隐伏构造、断层和地质异常区域,是保证煤矿井下安全生产的基础前提。槽波勘探技术作为煤矿物探的重要探测方法之一,具有传播距离远、能量强和探测精度高等优势,能对回采工作面的地质异常区域进行有效识别。但鉴于其理论依据尚未充分,且不同地质区域探测响应特征尚不明晰,因此在工程现场应用仍需完善。利用槽波勘探技术,研究岱庄煤矿11607工作面内底板折射地震波的响应特征,识别其内部地质异常区域。     

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。     

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。