基于槽波的采煤工作面煤厚与断层综合探测技术

针对云顶煤矿11100工作面内部煤厚变化不清和近邻的DF_(12)走向断层位置不明等地质问题,利用槽波速度对煤厚反应敏感等特性,在井下采用槽波透射法和反射法对工作面煤厚和近邻的断层进行综合探测。经验证,煤厚预测准确率达88%,断层位置预测误差小于5 m,有效指导了工作面的改造、回采等。采用地震槽波技术对采煤工作面的煤厚与构造进行综合探测,可以正确指导工作面的安全和高效回采。     

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。     

矿井回采工作面隐蔽灾害综合物探技术研究

采用槽波地震法、无线电波透视法、瞬变电磁法、音频电透视法来查明晋煤矿区采煤工作面区域隐蔽灾害情况,提前采取防治措施以保证安全回采。探测结果表明:槽波地震法、无线电波透视法均可探测工作面内部断层、陷落柱和煤厚变化带等隐蔽地质体;槽波地震法可实现盘区以及超宽工作面探测,并可探测瓦斯富集区、应力集中区,对陷落柱反映敏感,探测精度高;无线电波透视法对断层等构造反映灵敏,可以探测中小断距断层,实现精确定位;瞬变电磁法、音频电透视法可探测工作面区域富水情况,瞬变电磁法探测范围广,可实现煤层周边区域全空间360°范围探测;音频电透视法可探测煤层内部富水情况,也可用于探测复杂采动的复采工作面,对空巷、房柱式采空区探测效果极佳。针对采煤工作面的地质条件,合理选用上述一种或几种物探方法,可实现工作面隐蔽构造的精细探测,为工作面安全回采提供保障。     

槽波地震勘探技术在工作面采前探测中的应用

针对钱家营矿2821西工作面内可能存在较大的断层及煤层变薄带问题,在工作面回采前通过利用槽波地震勘探技术,采用全排列采集方式,对该工作面进行了采前探测,排除了可能存在的9DF22号三维地震勘探断层,查明了工作面内落差大于1/2煤厚的断层16条,对工作面内煤层变薄带位置及范围进行了预测,并在工作面回采过程中对探测成果进行了验证。     

综合物探技术在屯兰矿18207工作面的应用

通过应用高密度电法、瞬变电磁法、无线电波坑透法等综合物探方法对屯兰矿18207采煤工作面进行探测,推测探测范围内的煤层底板岩层较为完整,没有明显的破碎充水带;古交断层(F23)的富水性较弱;工作面内未发现明显的落差大于煤厚的断层,断层构造对工作面回采影响较小。     

透射法槽波地震勘探技术在工作面探测中的应用研究

工作面内部煤厚变化、小构造等异常体是煤矿开采过程中需要解决的关键问题,槽波地震勘探属解决这些问题的重要物探方法。基于特定频率下槽波波速与煤层厚度的关系,通过频散分析、拾取波速、CT成像等槽波地震数据处理手段,预测工作面内部煤厚变化及小构造分布情况,实际回采验证了其准确性。为工作面的安全高效生产提供了地质依据。     

基于地震槽波透反射法的煤厚与断层联合勘探技术研究

为减少断层和煤厚变化对工作面正常生产和瓦斯治理带来的影响，对新田煤矿1901工作面进行了地震槽波透射、反射联合勘探，通过透射法CT成像和反射法共中心点叠加及时深转换等手段，取得了诸多成果，可为矿井生产和瓦斯治理提供依据。研究表明，探测距离对透射、反射槽波提取均会产生一定影响，3.4 m左右稳定煤层槽波提取有效距离最短为90～110 m; 1901工作面共划分2个煤厚大于3.8 m和1个煤厚小于3 m的区域，稳定煤层会降低槽波的分辨率；F_1401-5断层和F_1401-4断层向工作面内延伸长度分别为76 m和67 m。     

基于Morlet小波的时频分析方法在地震槽波精准反演煤厚中的应用

根据地震槽波在煤层中的传播规律以及Morlet小波的高分辨性,在通过地震槽波对煤矿工作面内的煤厚进行层析反演预测过程中,采用基于Morlet小波的时频分析方法,将地震槽波在煤层中的传播过程以能量流动的形式求取地震波信号的时间-能量谱,并拾取地震槽波的走时。基于拾取的地震槽波走时,运用瞬时迭代重构算法(SIRT)对工作面内的煤厚及地质构造情况进行层析反演计算和解释。该方法在郭二庄煤矿22204工作面应用过程中得到了良好的验证,基于Morlet小波的时频分析方法能够更加精准地拾取地震槽波的透射走时,提高了工作面煤厚预测的精度。     

基于地震槽波的致灾地质因素探测技术

为了解决致灾地质因素难以准确探测的问题,采用了地震槽波勘探技术对义安矿业11061工作面进行了煤层厚度和断层等致灾地质因素的探测。通过对频散曲线的分析,选取适宜的槽波频率,对槽波波列进行短时傅里叶变换,在频率域内提取槽波旅行时并进行CT成像,获取槽波波速等值线图,将波速与实际揭露的煤层厚度进行拟合后获得煤层等厚线图;通过对槽波射线分布图进行分析,确定工作面内没有落差大于1/2煤厚的断层。通过回采验证,实际回采情况与勘探结果基本一致,矿方根据勘探成果对局部防突措施进行了优化,回采过程中未出现瓦斯异常涌出的情况;根据煤层厚度变化调整了月度生产计划,确保了产量的稳定。     

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。     

探测煤矿小型地质构造的地震槽波法

近三十年来,世界各国综合采煤机械化得到了飞速发展,但由于工作面的开采地质条件不明,各国每年在煤矿生产中所造成的损失是非常惊人的。只有较准确地掌握:①煤厚变化,②煤层中落差仅在数米以内的小断层,③煤层冲蚀,④煤层陷落柱,⑤煤层中的火成岩体及其他包裹体等开采地质条件,才能对工作面中可能出现的地质问题做到心中有数,从而确定哪些煤层、哪些工作面适于进行综合机械化开采.用最小的代价取得最大的经济效果.     

典型含煤模型Love型槽波的频散特征分析

为了研究不同地质条件下煤层Love型槽波的频散特征,设计了4种典型二维地震地质模型,即围岩不变而煤厚变化（3,5,10,15和20 m）模型,围岩变化（高速围岩与低速围岩）而煤厚不变（10 m）模型,煤层含有断层（煤厚10 m、断层落差5 m）模型和10 m煤层中夹有5 m×5 m、5 m×10 m、5 m×20 m、5 m×50 m砂体模型等;采用SH波波动方程,对上述模型进行了数值模拟,分析了Love型槽波的波场特征,并对正演记录进行了傅里叶变换,计算得到槽波频散图。结果表明：煤厚变化主要影响Love型槽波各阶模式频散曲线的能量分布,上下围岩中最小横波速度控制频散曲线的上限,砂体使频散曲线发散,断层对槽波频散影响较小。     

地震槽波断层探测观测系统设计和数据解译技术北大核心

为了利用地震槽波勘探技术准确探测断层,根据断层位置和产状的不同,分工作面内部断层探测、外部断层探测和其他情况等概化建立了10种典型观测系统模型;其中,工作面内部断层探测中又按断层在工作面内部位置、断层走向与测线夹角大小和断层落差大小细分为7种类型;分模型阐述了探测方法、炮检点布置和对应的数据解译方法等。以2个典型断层探测工程为例,分析了工作面巷道布置、煤厚、煤层赋存和构造发育情况等测区条件,根据拟探测断层的位置和产状等,对照观测系统模型开展了观测系统设计,在云顶煤矿11160工作面开展了反射法勘探,在观音堂煤矿25050工作面开展了透、反射法联合勘探,经数据解译和成果验证,实揭情况与勘探预测成果较为一致。     

基于广义S变换的煤系断层槽波信号时频分析

介绍了槽波地震勘探是一种利用煤层中传播的槽波对煤层异常构造进行精细探查的有效方法。为分析断层对槽波信号的影响,以用于断层预测及定位,在comsol 5.2中建立了三维煤系地层模型及断层模型,用主频200Hz的雷克子波作为震源激发得到携带断层信息的槽波信号,用广义S变换对信号进行时频分析,得出断层会削减槽波信号的振幅,导致部分频率能量缺失或迁移,当断层断距小于煤厚时对频散曲线影响不大。     

综合物探技术在工作面高精度地质建模中的研究与应用

建立工作面高精度地质模型是实现智能开采的基础，通过综合物探技术对工作面内煤层顶底板高程和隐伏构造展布情况进行全面探测，可为地质模型提供基础数据。以国家能源集团金凤煤矿011815工作面为研究对象，在工作面两巷按照间隔50 m、孔深80 m,垂直煤壁顺煤层方向施工钻孔30个，通过钻孔地质雷达剖面结合钻孔测斜和自然伽马测井数据进行钻孔轨迹上的煤层界面预测。将所测煤层顶底板数据与三维地震数据融合并进行高分辨的地质统计学反演，精细地刻画整个工作面范围内的煤层厚度及其顶底板岩性。在隐伏构造探查方面，以槽波地震透射+反射联合勘探所解释的构造异常为基础，依据地质雷达钻孔的自然伽马测井成果，推测钻孔钻进方向上的岩性变化，并通过钻孔测斜数据准确定位断层位置，实现对槽波异常区的精细解释，确定了工作面内隐伏断层的延展方向和落差情况。工作面回采后对模型进行了精度验证，工作面开切眼长度300 m,施工测量点20个，将实测剖面与模型剖面对比发现，地质模型预测的煤层底板高程最小误差0.061 m,平均误差0.503 m;模型煤厚最小误差0.040 m,平均误差0.242 m。基于工程实践结果表明：采用综合物探技术能...     

基于槽波透射法的采煤工作面煤厚解释技术

为了探测采煤工作面的煤层厚度,选用适宜频率将在采煤工作面透射法采集的Love型槽波进行波速CT层析成像,根据波速与煤厚的负相关关系以及不同煤厚的基阶振型槽波频散曲线,结合巷道揭露煤厚以确定不同波速所对应的煤厚变化,最后将波速等值线图转化为煤厚等值线图。采用该技术在义马矿区开展了多次煤层厚度探测试验,选用185 Hz频率进行槽波速度CT层析成像,将波速1 250 m/s预测为1.5 m煤厚的等值线,共圈出5处煤厚小于1.5 m的薄煤区;根据改造巷与回采验证,预测准确率达84%,很好地指导了煤矿的安全高效生产。     

智能开采透明工作面地质模型梯级优化试验研究

煤矿智能开采工艺与装备对于地质条件适应性不足,亟需在各种复杂地质条件下构建高精度透明化的煤层地质模型。以山西某地质条件复杂的矿井为例,选择陷落柱、断层、褶曲等较为发育的XY-S工作面,利用勘查、生产阶段获取的地质数据,递进式构建了设计阶段的黑箱模型、掘进阶段的灰箱模型、回采前的白箱模型和开采中的透明模型;以XY-S工作面总长7 400 m掘进巷道、1 470 m推采范围的实测数据作为统计依据,对不同模型的地质建模精度进行实证分析。试验结果表明:①煤层底板标高的建模误差:黑箱模型10～20 m(仅有钻探数据时)、5～10 m(钻探+三维地震),灰箱模型和白箱模型0～5 m,透明模型0～1.0 m;②断层、陷落柱的控制程度:槽波解释的3条落差为1.5 m以上断层验证可靠,直径为20 m以上陷落柱的解释准确率平均75%,但是槽波探测的陷落柱范围明显偏大、推断的异常区偏多;③煤厚预测误差:主采煤层平均厚度2.70 m,黑箱、灰箱、白箱模型煤厚预测最大误差为1.5 m、均方误差0.5 m左右,透明模型的煤厚预测误差小于0.30 m,但是可统计的实证点偏少。按照智能开采工作面地质模型梯级构建的思路...     

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。     

槽波地震法探测煤矿井下小构造的模拟试验

<正>在综合机械化采煤过程中,准确地查明采掘前方和采煤工作面的地质构造,有着十分重要的意义.七十年代以来,一些主要产煤国家相继开展了矿井小构造的各种探测工作,获得了较大的进展.其中最受关注的是矿井地震槽波法.有关槽波在层状介质中的传播理论,国外已有不少专著论述.但是,迄今为止地震槽波法在实际中的应用,仍存在不少困难.其原因除了对探测仪器需要防爆等特殊要求外,还在于对槽波的形成、传播特性尚未完     

城郊煤矿综采面过9m逆断层技术研究

断层尤其是落差较大的断层,严重影响采煤工作面的安全生产和生产效益。详细分析了断层带附近区域煤岩的破坏状况,提出了综采工作面硬过断层时带来的技术难题。通过城郊煤矿2215综采工作面工程生产实践,采用多种工作面安全过逆断层的具体技术措施,达到安全过大落差断层的效果,对类似构造煤层的开采具有参考价值。