基于DNN的煤矿富水区探测反演方法研究

提出了一种基于DNN的煤矿富水区探测反演算法,该算法可以快速准确地实现煤矿富水区二维分布模型的重建。首先,利用时域有限差分方法(FDTD)获得不同分布模型的数值解;随后,依据数据样本搭建网络框架,网络的输入主要为电场分量,输出为相应的模型电导率参数。通过对神经网络进行训练,得到网络的最优系数,随后对富水区分布进行反演预测;结果表明:DNN算法在单个小目标异常体反演中,可以有效克服BP神经网络模型失效的问题,且对于多目标异常体的反演效果更加准确。另外,相同数据集下,DNN的训练耗时与预测耗时也少于BP神经网络。实验结果表明,该算法可以有效提高煤矿富水区探测效率。

地面与井下瞬变电磁法在煤矿富水区探测中的应用

为查明安源煤矿4218工作面Ⅳ-2号煤层富水情况,避免水害发生,基于瞬变电磁法及井下瞬变电磁法基本原理,在整个工作面开展了地面与井下相结合的瞬变电磁探测工作。根据瞬变电磁法对低阻异常灵敏、施工方便、勘探深度大、可准确反映含水异常范围、井下瞬变电磁法施工效率高、体积效应小、对异常位置确定更为可靠的特点,利用地面瞬变电磁从平面上圈定水害分布范围,再利用井下瞬变电磁超前探测技术对巷道前方富水情况进行精确圈定;结合地质和钻孔资料,分析地面瞬变电磁法视电阻率断面图中各地层与电性层的对应关系,推断煤层顶、底板处的相对低阻区域很可能为砂岩裂隙富水所致,由此在全区圈定出1处中等富水区和6处较弱富水区;4218工作面辅运顺槽Q6点前49 m位置处井下瞬变探测结果显示,在迎头位置顶板30°、顺层、底板45°处有4处低阻异常区,与地面解释异常对比,有3处重合,重合率较高。结果表明:地面与井下瞬变电磁法综合探测可有效提升煤层富水区探测的准确性,为矿井水害防治提供了依据。

高密度电法和瞬变电磁法在转龙湾煤矿富水区探测中的应用

为防治转龙湾煤矿Ⅱ-3煤层开采发生矿井水害,采用高密度直流电法和瞬变电磁法综合探测煤矿富水区,能弥补高密度直流电法探深浅、瞬变电磁法存在浅层盲区的不足,同时兼顾浅部和深部的富水区勘探要求。首先通过两种物探数据的反演对比,得到研究区内L1、L2、L3三条高密度测线位置200 m以浅不同深度电性分布特征,结果基本一致,降低了物探解释多解性。然后据此对全区进行物探综合解释,发现Ⅱ-3煤层顶、底板存在多处与围岩有明显电性差异的相对低阻异常区域,结合地质和钻孔资料,将其推测为砂岩富水地段,其低阻成因很可能是砂岩裂隙含水所致,而富水区的高阻特征则很可能是砂岩弱含水和不含水的反映。最后基于以上电性特征,在研究区内成功圈定出7处富水区域,结合水文资料,认为其中4处富水区表现为中等富水性,其他3处表现为弱富水性,这些富水区的分布受层内断层所控制。本次研究对矿区煤层的顺利开采有重要的指导意义。本次研究对矿区煤层的顺利开采有重要的指导意义。

瞬变电磁法在探测煤矿富水区中的应用

煤矿老采空区水害具有破坏性大,突发性强等特点,对矿井安全生产有极大威胁。本文应用瞬变电磁法对禹州神火正德矿业有限公司矿区内富水区进行了探测,本次瞬变电磁施工方案设计合理,测区共布置测线120条,总计完成坐标物理测点数为1 377个,质量检查观测点89个,总计物理点数1 466个。原始资料总体上质量较高,处理、解释方法正确合理,结论可靠,达到了预期探查目的。通过本次瞬变电磁勘探工作,初步查明:测区内含有4个富水区,1个四2煤层采空巷道影响区,3个(四2煤上部)煤层采空影响区。

瞬变电磁数据精细处理技术在煤层顶板富水区探测中的应用研究

瞬变电磁法在煤矿富水区探测中能否准确划分电性界面关系到探测的地质效果,在探讨了常规瞬变电磁数据转换方法的基础上,提出反射系数法和切线法2种数据转换方法,实现了瞬变电磁对电性界面的准确划分。结合新疆大南湖某煤矿富水区探测工程实例,对其瞬变电磁数据进行综合处理,取得了良好的地质效果。研究表明:反射系数法和切线法能够有效提取瞬变电磁数据中所包含的电性界面信息,解决瞬变电磁法探测在确定电性界面中的不足,突出异常区域,进而提高了其分辨率。