煤层风氧化带的槽波响应特征及探测方法应用研究

为了研究煤层风氧化带的槽波响应特征,建立包含煤层风氧化带的工作面三维层状模型,对波场模拟结果进行分析,采用槽波速度和振幅衰减系数CT成像方法实现了对煤层风氧化带的探测,并在王洼二矿215041工作面开展现场实验。结果表明:煤层风氧化带的槽波响应特征为槽波速度与主频升高、振幅能量衰减,以速度和振幅衰减系数的槽波CT成像方法可以实现对煤层风氧化带的探测;现场实验中槽波振幅能量衰减系数CT成像方法准确率为93.3%,探测精度高于槽波速度CT成像方法。

反射槽波探测法在煤层褶曲与断层识别中的研究与应用

【背景】煤矿智能化转型中,精准识别地下异常体对地质透明化体系构建至关重要,褶曲异常体的精确探测是井下物探技术的难点,其准确辨识对减少掘进成本、回采难度及安全风险有重要意义。【目的和方法】基于以往的槽波勘探实践,发现褶曲对槽波的传播特性具有显著影响,但传统槽波反演技术难以区分褶曲与断层。为此,构建了几何形态类似、勘探距离相等的断层与褶曲数值模型,首先运用三维波场模拟技术挖掘波场信息,明确了二者波场响应差异;其次采用绕射偏移成像方法反演处理,获取了成像结果。【结果和结论】研究结果表明:(1)褶曲异常相较于断层,其反射槽波波形更为分散且模糊,不同反射点能量分布不均。(2)褶曲异常在远偏移距处的直达槽波信噪比高于断层构造,且能减缓直达槽波的衰减速度,使得直达槽波在褶曲异常中的传播距离约为断层构造中的1.5倍。(3)断层的反射槽波与直达槽波能量差异较小,而褶曲异常则表现出较大的能量差异。(4)褶曲异常的反射槽波主频低于断层构造,并导致直达槽波与反射槽波的频带变宽;褶曲异常反射槽波频率和速度均略高于直达槽波,断层构造此特征不明显。(5)断层构造的反射面通常位于断层面中上端,而褶曲异常的反射面则倾向于褶曲面中部,且褶曲异常的绕射偏移成像反射面在连续性上较断层构造差。基于上述波场特征与频散特性的深入分析,以山西阳泉某矿15号煤层为例,通过反射槽波绕射偏移成像技术,成功实现了巷道侧帮煤层中断层与褶曲的定性识别,并清晰描绘了褶曲的发育形态。研究成果不仅为采区工作面的合理布局提供了更为精确的地质依据,也为煤矿的安全生产、高效开采提供了有力的技术支撑。

槽波地震技术在大同煤田地质构造探测中的应用

大同煤田煤层为特厚煤层,地质条件复杂。通过整理近几年槽波地震技术在大同煤田的应用情况,详细总结大同煤田东北部煤矿二采区和三采区的地质规律和槽波地震法的探测效果。结果显示,大同煤田东北部3~5号煤煤层平均厚度约15 m,属特厚煤层,主要发育地质构造为小断层、煤厚变化和夹矸,且矸层数较多,局部区域受火成岩侵入影响;煤层槽波发育中等至良好,在夹矸和火成岩发育部位,槽波发育较为一般,槽波埃里相速度约1 000 m/s,不同工作面相速度差异不大;槽波解释物探成果以断层、煤层变薄煤厚变化、煤层破碎区及夹矸影响区为主,局部受火成岩侵入和背斜轴部影响。其中,推测断层大都落差较小,且未发现有短轴直径大于20 m的陷落柱存在。经地质资料验证,槽波技术适合在大同煤田进行地质构造探查,槽波解释成果可为该煤田安全生产提供地质保障。

槽波勘探技术在巷道顶板破碎带探测中的应用

为进一步探测陕西水帘洞煤矿ZF3806工作面回采巷道顶板围岩的破裂状态,指导回采期间巷道加强支护,对工作面煤层及其顶底板岩石进行超声波波速测定,并采用槽波地震勘探技术对该工作面进行透射槽波探测.研究结果表明,4号煤层与其顶底板岩层的波速存在明显差异,为槽波勘探提供了物理基础;透射槽波CT成像解释槽波能量异常区域6个,判定异常区域破碎度大,裂隙较发育,建议在工作面回采过程中对异常区域的巷道顶板进行加强支护,保证工作面的安全回采.

煤层反射槽波三维正演模拟

煤炭资源是我国重要的基础能源。我国煤矿开采地质条件较为复杂,随着煤田开采深度及强度不断加大,对煤田微幅构造精细探测的需求日益增加。槽波勘探技术因其探测精度高、抗干扰能力强、波形特征易于识别等优点,是目前获取煤层工作面精细地质构造信息的有效勘探手段。但井下煤层中的波场复杂,反射槽波的波场特征尚待深入研究。本文对煤矿井下三维槽波数值模拟技术进行研究,设计不同类型的含断层三维煤层地质模型,采用三维交错网格高阶有限差分算法模拟反射槽波,分析了反射槽波的波场特征,探讨了不同倾角以及不同断距断层对反射槽波的影响。通过切除干扰波技术,获得有效反射槽波,进而对反射槽波的同相轴进行包络叠加处理,较好地压制了槽波的频散,同相轴明显收敛,能量更为集中,为后续成像处理提供了良好的数据基础。

煤层工作面透–反射槽波数据融合处理方法研究

槽波勘探是煤层工作面小构造探测的主要方法之一。目前,槽波勘探主要以透射法和反射法为主,进行衰减系数CT成像和偏移成像。偏移成像在揭示走向断层时效果较好于衰减系数CT成像,本文将衰减系数CT成像数据与偏移成像数据进行融合,得到融合叠加剖面,结合两种方法成像的优势,从而对工作面地质构造进行全面的判断。根据衰减系数CT成像与反射偏移成像结果,将网格大小划分一致,相应的CT能量和偏移能量分别做归一化处理,对相同位置的网格单元进行配准,使用加权平均法对数据进行融合。采用槽波三维数值模拟技术,验证了融合叠加剖面揭示走向断层的优点;利用实测槽波数据,实现并对比分析了透–反射数据融合成像。实验结果证明:融合后的数据精确度有所提高,对煤层工作面地质条件判断准确性有所上升。该方法克服了单一槽波数据成像的局限性,为槽波勘探数据处理提供了一种新的思路。

槽波地震勘探技术在山西寿阳段王煤矿中的应用

为了解决山西寿阳段王煤业集团有限公司090606回采工作面内部陷落柱、断层等影响回采的地质构造数量多、规模大、影响工作面安全回采这一问题,利用井下槽波地震勘探技术对工作面内部陷落柱、断层等地质构造进行采前探测。通过前期室内勘探设计,中期现场数据采集,后期数据处理、成果分析等过程,精准圈定了090606工作面内部影响回采的地质构造(陷落柱、断层等)的位置及影响范围,并根据成果报告,提前对工作面的回采工作采取了有效措施,有效降低了工作面回采过程中由隐伏地质构造所造成的风险,收到了较好的经济技术效果。

透射槽波技术在煤田勘探中的应用研究

槽波地震勘探技术可以有效探查煤层中小断层、陷落柱等地质异常体,在探测精度和距离上明显优于其他煤矿井下勘探方法。透射法作为基本的槽波地震探测方法,具有简单灵活、探测范围大、准确率高等优势。采用透射槽波方法对实际煤矿工作面内断层构造进行探测研究,通过滤波、频散分析、波场及速度分析、能量分析以及透射CT成像等关键技术对实际透射槽波数据进行精细处理,获得准确的透射槽波成像剖面。根据槽波在煤层中受到断层阻断或遇到煤层破碎时其能量将急剧降低的特征,利用透射槽波能量CT剖面,并结合实际揭露情况,解释出12条可靠断层。通过实际煤层工作面透射槽波勘探方法测试,验证了透射槽波方法的有效性以及在煤田断层等构造探测中的实用价值。

槽波地震反射法在斜沟矿地质构造探测中的应用

矿井回采工作面在开采过程中无计划的揭露地质构造,会对矿井的安全生产造成严重威胁。以斜沟矿23109工作面为工程背景,为了摸清斜沟矿井下的实际地质构造,采用槽波地震反射法对矿井地质构造精细化探测。槽波勘探技术由于具有能量强、信噪比高、探测距离长、勘探精度高等特点,在隐蔽致灾因素探测方面发挥了重要作用,该技术优于立体地震探测法、坑透技术等传统的地质探测技术,运用该技术在煤矿工作面的回风巷内可以探测出被测地区是否存在陷落柱、断层、褶皱等地质构造,提高了勘探的准确性,保障工作面的安全回采。

槽波透视勘探技术在探查煤矿采煤工作面内部地质构造中应用研究

以某煤矿8102里工作面为例,基于工作面勘探工作任务和地球物理特征,合理制定槽波透视勘探技术在工作面内部地质构造任务探查中应用时的施工方案,分析槽波透视处理成果,综合解释工作面内部地质构造,指出工作面内部地质异常区域和煤层厚度变化趋势。

基于地震槽波反射法的工作面邻侧断层勘探技术研究

庞庞塔煤矿揭露的断层构造总体与顺槽方向一致,且部分断层位于工作面内部,对工作面的正常回采造成较大的影响。针对这一问题,以该矿9-805工作面为例,采用反射槽波地震勘探技术对工作面邻侧隐伏地质构造进行探测,采用频谱分析、能量分析等槽波地震数据处理手段,查明工作面邻侧断层及其他异常体的分布情况,对工作面另一条巷道及切巷的布置有一定的指导意义。

工作面槽波地震勘探技术应用

机械化回采过程中常遇到地质构造不明确的问题,在工作面回采前查明其中的断层、陷落柱等地质异常体至关重要。通过环工作面布置地震检波器开展槽波地震勘探,利用炸药作为震源激发震波,接收并分析槽波在煤层中的传播特征。该方法可以精准定位隐伏构造的位置及工作面内煤层变薄的区域,为工作面的安全生产提供技术支撑。

恒晋煤业槽波物探技术在采空区探查中的应用研究

恒晋煤业在生产中发现边界处存在资源整合前小煤窑破坏区。为解决巷道安全掘进及工作面布置问题,对比不同探测方法后,根据具体地质条件采取槽波地震探测方法对小煤窑采空区进行探测以查找采空区边界范围。然后进行钻探验证,最终精准查明了采空区情况,合理优化了工作面布置,提高了煤炭资源回收率,保障了矿井安全生产和生产接替,取得了显著的经济效益和社会效益。

透射槽波探测不规则工作面内小构造的应用

山西某煤矿属于我国华北型矿井之一,该矿工作面内陷落柱和断层较为发育,严重影响煤矿的安全生产及进度,有必要对工作面内的小构造进行探测。为该煤矿15104不规则工作面安全高效回采,以槽波形成机理及传播规律为基础,根据槽波能量的有无及强、弱,利用槽波透射法进行探测,并采用CT成像技术进行解释。实践表明,透射槽波勘探技术能够对不规则工作面内的小构造进行较准确预测,对矿井安全生产及提高经济效益具有重要意义。

槽波超前探技术在彬长矿区中的应用

彬长矿区位于陇东黄土塬区,地表条件复杂且煤层埋深较深,影响三维地震勘探法探测煤层构造(断层)的精度,平面摆动误差较大。为了弥补探测精度的不足,进一步掌握断层的发育位置,科学指导矿井巷道安全、高效的掘进,在胡家河煤矿某工作面采用槽波地震超前探技术对该工作面巷道前方断层发育情况进行探测及分析。经过数据整理、反射波提取、速度建模分析和深度偏移处理技术获得巷道迎头前方的地震反射偏移剖面。实践表明,槽波地震超前探能够对断层的位置进行准确解释,通过再次对三维地震勘探资料进行分析,大大提高了解释的精度,对三维地震勘探是一个很好的补充,也为矿方后续工作提供可靠的地质依据。

槽波地震勘探技术在煤层地质探测中的应用

为准确掌握煤矿工作面内隐伏的中小型断层发育等地质情况,将槽波地震透射技术和槽波地震反射技术综合应用于文家坡煤矿4106工作面进行地质条件探测。通过波场和速度分析、频谱分析、频散分析,确定文家坡煤矿4106工作面内槽波的有效频段以及噪声频段;为宽频带通滤波提供可靠依据,进行宽频带通滤波后,分别进行透射能量CT成像和反射叠加成像;根据成像结果综合解释,将透射能量CT成像解释结果和反射叠加成像结果相互印证,确定文家坡煤矿4106工作面存在2个异常区、2条断层,为该工作面的安全生产作业提供了地质依据。

槽波坑透技术在隐伏地质构造探测中的应用

工作面回采是煤矿生产的重要环节,隐伏地质构造对工作面回采存在安全威胁,而精准的探测技术能提前了解隐伏地质构造并制定安全措施。以王庄煤矿7106工作面为例,采用槽波地震勘探和无线电波坑道透视手段,探测隐伏地质构造。利用槽波和无线电波在不同介质中传播的差异性圈定了5处隐伏地质构造异常区域及其分布范围。

基于槽波勘探技术的构造区预注浆加固技术

为解决岳城煤矿5307工作面过构造影响区域冒顶漏矸、推进困难的问题,采用槽波地震勘察技术对工作面内煤层发育及隐伏构造赋存情况进行探查,提出在顺槽巷道进行深孔预注浆加固破碎煤岩体。现场应用结果表明:通过槽波地震勘探与深孔预注浆加固联合技术的成功应用,液压支架与顶板接触状态得到明显改善,支架稳定性明显增强,构造影响区域工作面推进度明显提升。

透射与反射槽波在回采工作面构造探查中的联合应用

针对煤矿回采工作面内部的隐伏地质构造问题,基于煤层低速易影响的槽波地震,充分发挥透射槽波、反射槽波的各自优势进行槽波勘探施工,联合透射槽波能量CT图、反射槽波振幅包络图进行综合解释,解释成果有较好的一致性,透射法对异常区域条带的识别较好,反射法则对近平行巷道走向断层有较好的分辨能力,联合解释的3条断层经钻探验证位置准确,对安全高效回采提供了前期技术指导,有较好的应用价值。

煤矿反射槽波探测技术研究评述

反射槽波可用于单条巷道内探测巷道两侧和掘进前方一定区域内的断层等异常地质构造。目前该项技术已在我国多数矿井开展过探测试验和工程应用,对采掘危险区治理、工作面布置和采掘方案设计等生产环节起到了重要的指导作用。阐述了反射槽波的处理方法和原理,比较了面对巷道的侧帮和掘进前方2种不同探测区域时,反射槽波数据和处理方法的异同之处,着重对反射槽波的叠加成像、偏移成像以及掘进工作面超前成像3类成像方法的技术原理、适用条件和研究进展进行了梳理和分析,总结了反射槽波在巷道侧帮与掘进前方断层、采空区以及陷落柱探测方面的典型案例。在此基础上提出进一步提高探测能力的改进方向:研究适用于槽波频散性的反褶积方法,有效压缩反射槽波并依据频散速度准确偏移归位,提高成像分辨率;通过极化处理求出槽波的偏振方向,从而减少“画弧”现象;借鉴束偏移技术,选取特定方向的槽波参与成像,提高成像信噪比;研究影响反射槽波信号强弱的地质条件和采集条件,在不增加震源能量的条件下有效增强反射槽波;研制新型震源,提高反射槽波探测应用的安全性和适用性。对反射槽波未来的应用方向进行展望,以期促进反射槽波探测技术发展,为煤矿安全高效开采提供保障。