多源信息融合约束下的工作面电磁波CT 探测智能反演方法

为满足煤矿工作面智能精准开采对地质异常分布精准感知的需求,进一步提高工作面电磁波CT反演的精准性,提出了多源先验信息约束下的电磁波CT智能反演模型。在对工作面电磁波CT反演稀疏矩阵方程进行泛函优化转换的基础上,分析了基本遗传算法(Single Genetic Algorithm, SGA)的寻优进化机理,探讨了不同遗传参数对SGA智能算法搜索优化性能的影响,设计了基于多种群自适应遗传算法(Multi-population Adaptive Genetic Algorithm, MAGA)的工作面地质异常电磁波CT反演目标函数求解机制。除此之外,提出了范围约束、就近约束和平均值约束3种约束模型,将生产过程中揭露的巷探、钻探及回采等多源先验地质信息作为约束条件,不断调整地质异常反演目标函数搜索的进化方向,最终形成了基于MAGA智能算法和多源先验信息约束的电磁波CT反演模型,并通过数值模拟和工程实例进行了测试和验证。试验结果表明:MAGA智能算法能够充分结合多种群协同进化和遗传参数自适应调节策略,相比于单一的遗传算法具有更高的全局及局部搜索准确性和稳定性;随着外部约束数据的增加,基于平均值约...     

裂隙煤体受载破坏红外辐射特征规律研究

为了研究裂隙煤体受载破坏红外辐射变化特征规律,进行了单轴压缩条件下预制裂隙煤样红外辐射实验,对比分析了预制裂隙煤样与完整煤样受载破坏过程红外辐射温度以及红外热像云图的变化特征。结果表明：相对于完整煤样,预制裂隙煤样受载破坏过程中最高红外辐射温度突增量相对较小,而平均红外辐射温度突增量相对较大,且在主破裂发生前,红外辐射温度曲线波动较小;红外热像云图的变化更加明显,主破裂发生前,白色和深蓝色低温区域逐渐缩小,可以作为预测煤体失稳破坏的前兆信息。     

CT层析成像技术在工作面复杂构造探测中的应用

由于综合机械化采煤技术不断提高及开采深度的增加，工作面内部地质异常构造制约着矿井高产高效、安全生产。因此需提前对内部地质异常构造进行精细探查、预测预报，为工作面安全回采提供指导。CT层析成像技术分辨率高且探测精度高，能够探查清楚工作面内部复杂构造的分布情况。采用CT层析成像技术对燕子山矿8208工作面进行探查分析，并进行回采验证。结果表明，CT层析成像技术对探查工作面异常构造效果较好，为工作面安全回采提供了重要保障。     

三维超前物探技术在掘进巷道探查富水构造中的应用

在矿井防治水中,需要利用物探技术超前探明掘进巷道前方富水构造以保证安全生产。在黄陵一号煤矿812回风顺槽掘进过程中,利用Voxler成像软件对超前探测数据进行处理,实现富水异常空间的三维可视化,并结合矿井直流电法超前探测技术,进一步提高了勘探精度。探测结果精细地圈定了顺煤层方向上富水断裂构造的发育范围,实现了对巷道掌子面前方含水异常体的精准探测。由此表明：该三维超前物探技术能够为煤矿防治水提供科学的指导意见,保障矿井的安全生产。     

陕北侏罗纪煤田浅埋煤层区巷道掘进突水危险性分析

以榆神矿区张家峁井田为例，开展了浅埋煤层区井下巷道掘进突水危险性分析研究。在井下巷道掘进突水条件分析基础上，分别对充水含水层富水性、围岩扰动带范围及煤水空间关系进行分析，得到风化基岩含水层富水性预测图和井下巷道掘进围岩安全性分区预测图，基于GIS平台通过空间叠加功能，得到张家峁井田4-2煤巷道掘进突水危险性分区预测图，经与井下实际突水资料对比分析，预测效果较好，表明所建模型适用于浅埋煤层区井下巷道掘进突水危险性评价。     

瞬变电磁法在风化基岩层富水性探查中的应用研究

针对陕北侏罗系煤田风化基岩层富水性探查的实际需求，研究了地面瞬变电磁法晚期电阻率和一维反演成像对风化基岩富水性的反映特征。利用矿区测井电阻率曲线，分别建立了正常地层和风化基岩模型，并对模拟响应进行了晚期电阻率成像和一维反演成像。研究发现当存在风化基岩富水区时，晚期电阻率的中间高阻层在横向上整体表现为“高-低-高”的电性变化特征，在正常地层与风化基岩交界区域，中间高阻层视电阻率值最低、厚度最小，在风化基岩区域，浅部低阻层视电阻率幅值减小，中间高阻层视电阻率值降低，厚度也变小，而反演电阻率中间高阻层电阻率基本稳定，厚度与正常地层的基本一致；在正常地层与风化基岩交界区域，中间高阻层反演电阻率幅值升高，厚度增大；在风化基岩区域，浅部低阻层电阻率幅值减小，风化基岩电性特征更为明显。通过比较一维反演与晚期视电阻率断面，一维反演电阻率成像结果更能客观反映地层的实际情况，不会带来虚假异常现象。通过现场工程试验证明了上述理论的正确性。