基于EMD去噪方法研究及其在地质勘探中的应用

论述了EMD分解的基本原理,研究了利用EMD分解进行信号去噪的方法。EMD把信号按照不同的特征尺度分解为不同频带的IMF分量,将含有噪声的高频IMF分量剔除,选择低频或者指定频带的IMF进行信号重构,即可达到去噪的目的。仿真信号与实测数据的处理结果都表明,该方法不但有效地去除信号中的确定性噪声和随机噪声,而且尽可能地保持了有效信号,减少了信号损失,提高了数据处理的准确性。

采场底板破坏带电法动态监测实验

应用直流电阻率技术,开发出了采场底板破坏带及底板水动态监测系统,应用该系统能够动态监测工作面及其采空区底板岩石的破坏程度以及底板水的运移过程,对工作面及其采空区的底板突水达到了早监测、早预测、早防治的目的。该系统由电阻率数据采集系统、数据接收转换系统和数据处理系统三部分组成,并将该系统成功地应用于某工作面的监测,总结出了许多宝贵的地质结论。

基于改进振幅衰减常数的无线电波透视层析成像研究

为提高无线电波透视的探测精度,将改进的振幅衰减常数引入层析成像技术,给出改进的振幅衰减常数表达式,该常数不仅与电导率、介电常数、频率等参数与有关,而且与电磁波入射角度密切相关.基于射线理论采用阻尼约束的代数重建算法(ART)对陷落柱模型进行层析成像模拟,分析对比改进振幅衰减常数与经典振幅衰减常数的绝对衰减层析成像和相对衰减层析成像的反演重建效果.结果表明:改进振幅衰减常数的成像效果显著优于经典振幅衰减常数;绝对衰减层析成像对构造的横向定位较为准确,相对衰减层析成像容易造成真实构造的局部缺失.将改进的振幅衰减常数应用于工作面隐伏陷落柱的实际探测工作,取得了良好的应用效果.

无线电波透视技术探查工作面隐伏构造

综合机械化采煤对采区或工作面的地质条件要求越来越高,这就要求更为精确地控制地质构造。仅靠井巷地质编录和矿井地质分析已无法满足生产需要,而无线电波透视法因其透视距大、地质构造探查效果显著,已成为综采工作面地质构造的主要物探方法。文章对无线电波透视的探测机理进行了简单论述,并结合实例说明无线电波透视技术可成功、准确地探测出综采工作面内的断层、火成岩侵入区等隐伏构造,较好地指导了煤矿综采生产工作。

我国华北地区石炭二叠纪成煤作用

介绍了华北地区古地质情况,详细分析了华北地区石炭二叠纪本溪组、太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组的沉积特征,并从成煤环境和变质作用两方面对我国华北地区石炭二叠纪成煤作用进行了系统的论述。

“U”形电极阵列超前探测方法的数值模拟与实验

提出一种新型的直流超前探测装置,即"U"形电极阵列超前探测装置,目的是提高直流超前探测的准确度,更好地消除或减弱非前方异常的影响。利用该装置在计算机上进行了数值模拟,并与传统的三点三极超前探测的效果进行了对比,之后又在实验室水槽中对该装置进行了物理实验。通过模拟结果以及一系列实验数据得知,该装置对探测前方的异常地质体有一定的效果。

扩大内需重点在于民生

本文基于当前中国内需不足的现实与扩大内需的必要性,对1998年以来中国为扩大内需而采取的一系列政策作了简单介绍与评析;对当前应当采取怎样的措施来进一步扩大内需提出了看法与建议。

无线电波透视技术在工作面隐伏地质构造探测中的应用

本文介绍了电磁波基本理论和层析成像技术的基本原理,建立了含断层和陷落柱构造的地球物理模型,模拟了工作面内断层和陷落柱构造的电磁波响应曲线,分析了曲线规律,并基于SIRT算法对物理模型成功地进行了反演。结合羊东矿实际探测资料,成功预测了工作面内的隐伏地质构造。物理模拟和实际探测效果都表明,无线电波透视技术探测井下隐伏地质构造是十分有效的。

Tsikl-7瞬变电磁系统在宝日希勒露天矿采空区探测中的应用

应用Tsikl-7瞬变电磁系统对宝日希勒露天矿测区内采空区的分布情况进行了勘探,确定了采空区的分布范围并提供钻探位置。矿方对探测成果进行验证,并在打钻位置予以爆破,地表均有采空区塌陷。验证结果表明应用Tsikl-7瞬变电磁系统并选取合理的施工参数能有效探查该露天矿采空区的分布范围,有力地指导露天矿回采剥离工作的顺利进行。

地—井瞬变电磁响应特征研究

地—井瞬变电磁法作为瞬变电磁法的一种装置形式,由于其接收探头在钻孔或井下巷道中,靠近目标异常体,具有电磁干扰小、有用信号强等优点,越来越多地被国内外学者所研究。本文采用时域有限差分法(FDTD),以回线源为激发源,建立含板状体和矩形低阻体的地质模型,从地面—井筒观测方式和地面—巷道观测方式的角度,计算矩形回线源在半空间中产生的地—井瞬变电磁场响应,并对其响应的特征及规律进行研究,研究结果表明当有多个异常体同时存在时,地—井瞬变电磁能够区分出不同的异常体存在,并且能够对不同异常体的埋深和横向位置准确定位,为地—井瞬变电磁法定量解释异常体埋深和位置提供参考依据。

基于电磁场合矢量的陷落柱三维模拟及其探测

为了了解瞬变电磁场在含水陷落柱中的传播过程及电磁场响应特征,为瞬变电磁法超前探测掘进头前方的含水区提供理论支撑。建立矿井全空间含水陷落柱的地球物理模型,采用基于Yee网格的三维时域有限差分算法,模拟了电磁场的扩散过程,分析了在含水陷落柱影响下的全空间瞬变电磁场的时空分布特征,对电磁场某一方向上的分量进行了分析,并首次基于电场合矢量进行了详细描述,分析了电场合矢量的传播规律及响应特征,最后通过数值模型算例以及实际应用来验证瞬变电磁法探测含水陷落柱的有效性和适用性。结果表明:数值模拟采用适合瞬变电磁场计算的卷积完全匹配层(convolution perfectly matched layer,CPML)边界进行求解,可以减弱截断边界对计算结果的影响;模拟过程中含水低阻体能够显著地影响瞬变电磁场扩散过程,随着感应电场向上下空间不断地扩散,由于电场E_(x)、E_(y)和E_(z)至少有两个极值的存在,若电场的畸变较小时,变化情况容易被淹没,一定程度上影响了异常体位置的准确判定,说明仅利用单一方向场量不利于分析低阻异常体的确切范围;而用合矢量来描述电磁场的扩散过程,感应电场合矢量仅有一个极大值,位于图形中心,感应电场此时已经到达低阻陷落柱内部,电场的分布受到陷落柱的显著影响,用合矢量来描述电磁波的扩散情况,可精确分析出异常体的位置,更能体现低阻体的电性、形态、位置等特征;实际应用也表明瞬变电磁法不仅可以探测到掘进头前方的含水陷落柱,还可以确定其方位和距离,说明数值模拟和实际应用都表明瞬变电磁法是探查含水陷落柱的有效方法之一。

矿井老空水超前探测瞬变电磁响应特征

为提升瞬变电磁超前探测矿井老空水的准确性,通过建立掘进工作面前方不同位置的老空水模型,采用基于非均匀网格的三维时域有限差分法进行正演模拟,结合实例分析了全空间条件下老空水的瞬变电磁场响应特征。结果表明:存在老空水的区域瞬变电磁场响应曲线明显畸变,观测信号以老空水影响下的电磁场衰减信息为主;老空水距离发射源越近,磁场响应时间越早,法线方向的磁场分量低阻响应更强;采用多方向多角度的瞬变电磁观测系统有利于定位矿井老空水的空间位置和分布范围。

基于多频同步电磁波CT技术的煤层水力压裂范围探测试验

当前煤层水力压裂影响范围的探测方法多存在实施复杂、工程量大、成本高及准确率偏低的问题,难以满足高效指导压裂施工方案优化和质量控制的需求,且常规电磁波透视探测中单一频率数据分析可能导致探测分辨率和准确性偏低。针对上述问题,提出了一种基于多频同步电磁波层析成像(CT)技术的煤层水力压裂范围探测方法,该方法基于电磁波透视法原理,一次探测可获取多个频率的数据,从不同分辨率综合分析压裂效果,提升探测准确性和效率。以某瓦斯突出矿井的M6煤层为研究对象进行了煤层水力压裂范围探测试验,研究了0.3,0.5,1.5 MHz三种不同频率电磁波对煤层水力压裂的响应特征,分析了水力压裂的影响范围和效果。结果表明:水力压裂后,压裂区主要表现为电磁波场强高衰减特征,电磁波衰减系数明显增大,衰减系数区间变宽,水力压裂导致压裂区和非压裂区对电磁波的能量吸收差距变大,据此可对煤层压裂范围进行划分;0.3,0.5 MHz电磁波探测的异常区基本呈现片状分布,而1.5 MHz电磁波对水力压裂区的响应更灵敏,呈纵向条带状分布,衰减幅度更明显,横向分辨率较好;注水量与电磁波场强衰减系数呈现正相关变化,衰减系数随注水量增加而增大;高衰减异常区分布范围有一定的对应性,试验区压裂范围主要分布在横坐标为40~90,100~140,210~350 m段,对应于2号,3号,6号—8号钻孔周边围岩半径15~25 m,约占探测范围的65%。

瞬变电磁法在矿井注水效果探测检验中的应用

高压注水是煤矿排出煤层瓦斯的一种常用手段，本文利用矿井瞬变电磁法对矿井煤层注水效果进行了探测检验应用研究，分别在同一观测地点同一观测条件下在注水前和注水后进行了数据采集，并使用同样的处理参数对数据进行了处理解释，对比注水前后的探测结果发现：注水后的成果剖面上低阻异常区范围明显大于注水前，且几乎都分布在注水附近。这说明瞬变电磁法可用于注水效果检验的定性分析。

复杂断层构造电磁波衰减系数层析成像模拟研究

传统矿井电磁波透视层析成像技术只考虑电磁波的传播距离而忽视传播的方向性,造成探测复杂构造时的层析成像分辨率较低。依据电磁波在煤岩介质中的传播规律推导出了与入射角有关的新振幅衰减常数。引用新振幅衰减常数并基于代数重建算法建立了层析成像数学模型,编制了程序软件。利用新振幅衰减常数层析成像算法分别对平行和交叉断层进行数值模拟。通过与传统衰减常数层析成像的效果进行对比,结果表明:改进后的新振幅衰减常数层析成像效果更好,对断层的位置、走向、延展长度等情况反映清晰准确;在介质背景衰减场不易确定的情况下,绝对衰减层析成像方式优于相对衰减层析成像方式;平行关系的断层构造分辨率要高于交叉关系的断层构造。通过在某采煤工作面的电磁波层析成像中成功圈定了一组隐伏的平行断层构造实例,说明采用新衰减常数的层析成像技术效果提高明显。