砂岩地层渗流过程非饱和厚度变化的地电测试

通过砂岩地层渗透过程中不同部位的地电场响应特点试验,获得了砂岩断面渗水过程中地电场参数瞬时响应规律。注水渗透过程中,模型各电极测试点位置的自然电位均呈现为升高的趋势,并且砂层非饱和厚度与自然电位值之间体现出很好线性相关关系。在水位上升至测点位置后,激励电流出现阶跃突变,之后呈现为一个相对平稳的数值。利用渗流过程中不同位置自然电位和激励电流的变化特征,可判定砂层中水的渗流方向、渗流速度和渗漏点位置。     

基于地电场响应的多孔岩石注水-注浆模拟试验

采用大型有机玻璃模型对弱胶结多孔岩石注水-注浆过程中地电响应进行室内模拟试验研究。结果表明,自然电位和激励电流响应能很好地反映出试验过程的几个阶段。模型饱和前注水阶段,自然电位缓慢上升,激励电流发生小幅度跃升并稳定;模型饱和后继续注水,自然电位迅速升高到极大值并稳定,激励电流急剧跃升到极大值;停止注水后自然电位和激励电流都下降。注浆过程中,浆液渗流扩散区自然电位大幅度降低,而激励电流则迅速升高到较高数值;停止注浆后,浆液未到达区自然电位恢复到注浆前量值,而浆液充填良好区自然电位降到低于注浆前量值。综合注水-注浆过程中自然电位和激励电流的响应并与试验过程中摄取的数字图像对比分析可以得出,自然电位和激励电流对流体运动具有很好的“可视化”再现和指示流体渗流位置功能,尤其对水和化学浆液有良好的识别能力,用此可以反映注浆工程中浆液扩散情况及检验注浆效果。     

连续脉冲冲击震动作用下煤层钻孔瓦斯抽采的试验研究

连续脉冲冲击震动可改变煤体中瓦斯的赋存状态,改善煤层的渗透性,提高瓦斯抽采效率。通过实验室模拟含瓦斯煤体,气体释放速度在连续脉冲冲击震动影响时间内提升30%以上。设计了一种适用于煤矿井下操作,瞬时能量可达60 k J能量的连续脉冲冲击震动装置,在已布置了6个"下向"辐射状穿层负压瓦斯抽采试验孔的煤层中进行试验,结果表明:监测的钻孔气体流量及浓度均有提高,实际瓦斯抽采效率提高了约56%,有效影响衰减时间约54 min。     

含水层渗流突变过程地电场响应的物理模拟

根据渗流地电场原理，建立砂质含水层渗流电测物理模型，并采用网络并行电法技术，对模型注水和放水过程中的电性参数进行实时测量。实验结果表明：向含水层注水时，含水层的自然电位先期出现一极小值，随后表现为上升趋势并达到极大值，含水层激励电流和激励电位呈上升趋势。含水层放水突变时，N极在自由空间，自然电位下降；N极在水源空间，自然电位上升；B、N极在同一空间，激励电位下降；B、N极处于不同空间，激励电位上升；激励电流不受B、N极所在空间影响，保持稳定。放水结束后，自然电位和激励电位呈下降趋势，激励电流明显下降，对不饱和水量敏感性好。视电阻率值可以表征含水层的注水、放水过程，其值的高低与砂层含水量成反比。     

缓倾角煤层开采顶底板破坏特征CT探测

通过对淮南谢二矿深部缓倾角煤层开采过程中顶底板岩层破坏特征的震波探测和数据处理，从而研究煤层采动所引起的围岩破坏规律，同时结合对相关石门的调查与探测结果进行对比分析，做出解释，为煤层的开采提供科学的技术参数，以保障矿井安全高效生产。     

钻柱振动录井技术的时频分析方法研究

为提取破岩时的有效信号,采用钻柱振动录井技术,通过在钻头后安装三分量加速度传感器采集破岩时的振动信号;分别采用短时傅里叶变换、小波变换、Hilbert-Huang变换等不同的时频分析方法,对数值模拟信号处理分析,以对比各种分析方法在时间分辨率、频率分辨率等方面的优缺点。通过比较不同的时频分析方法特点,采用短时傅里叶变换对贵州某矿的实采数据处理分析,结合时频信号在不同位置的特征来确定钻进过程中岩性变化的位置以及钻机不同工作状态的改变。研究结果表明:破岩较破煤时,200 Hz以下能量比破煤的能量强5倍以上,400 Hz和800 Hz位置能量较破煤时更明显,破岩仍具有很强能量,破煤只能在对应位置看到极少量能量,800 Hz以上破煤就无能量。钻机旋转未破岩在200 Hz和400 Hz都有很少能量,能量值不足破岩和破煤时的1%,钻机在水平进退钻时只存在10 Hz以下原有钻机工作的固有低频。钻柱振动录井技术对岩性划分和钻机工作状态的确定可为实际矿井钻探提供有力技术支撑。     

矿井并行电法技术体系与新进展

并行电法(Parallel Electrical Method,PEM)是集阵列式、全电极、全波形3种电场(自然电场、激励电场和感应电场)的同步采集和处理于一体的地电场勘探方法,它以时空域地电场的并行测试与并行处理为核心思想:通过每个电极1个ADC及开关装置的集成,实现全部电极的并行激励与采集,获得包括AM法和ABM法两种形式的地电场数据体;按照电极的空间组合与时序关系,解编出激励电流序列和对应的自然电场(零次场)、激励电场(一次场)和感应电场(二次场)的电位响应序列,再根据电位响应与电流激励的传递原理解析出探测介质的电阻抗属性(包括自然电位、电阻率和极化率等参数),由此实现3种电场信息的并行解析。矿井并行电法(Mine-PEM)充分利用了巷道空间、钻孔空间及其组合形式,进而实现了对煤层顶底板充水水源、导(含)水断层、岩溶陷落柱及注浆改造效果的有效探查,对采动围岩破坏特征及富水异常区的动态检测,以及对地下水渗流演化的实时远程监测及水害超前预警等,这些技术于过去15 a间在全国煤矿防治水领域得到推广应用,发展、形成了矿井并行电法技术体系。矿井物联网技术的普及,使网络并行电法的智能特色得以发挥,实现了矿井地电场定时激励采集与实时动态监测的在线远程控制;双模式电极测试技术(Double-mode Electrode Testing Technique)的引入与应用,解决了常规地电场测试技术(如高密度电法)中激发、接收共用同一电极而导致自然电场、感应电场数据误差大甚或失效的问题,保证了3种电场并行测试数据的有效性;由此,并行电法技术实现了对主动源电法勘探与被动源地电场监测的有效融合,这对矿井灾害源动态、精细探测尤其是水害预警来说意义重大,形成的并行电法国家能源行业标准已得到实施。并行电法不仅可为智能矿山、透明矿山的建设提供技术保障,而且在工程与环境物探领域以及城市地下空间精细探查中也已得到推广。当前,地电场多参数的并行解析与联合反演是其重点研究内容,通过对介质电阻抗成像理论的深入研究,有望为岩土体多相介质多场耦合作用及其演化特征的探查提供有效手段。     

中国矿井物探技术发展现状和关键问题

以煤为主的能源消费结构、复杂的成煤模式和开采条件决定了中国矿井物探技术的发展具有自身特点。在总结矿井地震法、矿井电磁法为代表的矿井物探技术发展历程的基础上,立足于国内煤炭开采现状,认为当前矿井物探技术需要在全空间、多场耦合方面加强基础研究;在矿井物探装备、观测系统、反演方法等方面,应结合物联网技术、巷道钻孔组合空间,进行技术研发;矿井地震、煤层槽波、直流电法、瞬变电磁法、无线电波坑透法等是矿井物探的主要方法,这些方法需要走勘探、监测并举,多场耦合、协同解释的道路。对复杂采空区、灰岩水、煤与瓦斯突出等灾害源的探测是矿井物探面临的任务和关键问题。     

基于三维可视化技术的变电站智能辅助控制分析

随着我国电力技术的不断发展,在变电站中应用了智能辅助控制系统,使得实行了值班的无人或人少的模式。而在变电站智能辅助控制系统中,还需要实现变电站的全方位检测,这就需要应用三维可视化技术了。下面,本文就对基于三维可视化技术的变电站智能辅助控制进行分析。     

巷道构造震波超前探测技术及其应用

矿井震波超前探测(Mine Seismic Prediction,MSP)技术基于反射地震勘探原理,采用巷道多次覆盖观测系统采集地震数据,综合运用了波场矢量合成与分解、横向偏移叠加等处理技术.在实践应用中表明MSP技术是一项可以有效地对掘进巷道前方150 m范围内断层等地质异常进行长距离超前探测的实用技术.