传感器安装方式对巷道微震信号时域特征影响分析

在新集二矿230106工作面机巷使用全锚固锚杆刚性连接与钻孔注浆黏连岩壁两种方式安装微震传感器,并进行为期一周的微震试验,共采集到553个微震事件,对比分析微震信号时域特征。研究发现,使用锚杆方式安装的传感器接收到的微震信号最大幅值均显著大于使用钻孔方式安装的传感器,最大幅值平均约为钻孔方式安装传感器的2.86倍。锚杆方式安装的传感器接受的有效信号持续时间长度均大于钻孔方式安装的传感器,有效信号长度平均约为钻孔方式安装的4.41倍,表明锚杆与传感器耦合效果要优于钻孔与传感器,更有利于数据处理和分析。使用锚杆安装传感器捕获信号的峰值、均方根值、裕度因子和脉冲因子均大于钻孔安装的传感器,表明使用锚杆安装的传感器捕获信号极端变化程度以及能量更高,可以提供更多微震信号识别的依据。因此,采用锚杆方式安装的传感器获得的信号具有有效信号幅值大、持时长、特征值明显等特点,信号质量相比于钻孔方式安装更高。

厚松散层薄基岩条件下巷道顶板离层控制技术研究

【目的】以中煤新集集团刘庄煤矿某工作面为工程背景,研究厚松散层薄基岩煤层开采时巷道顶板离层控制技术。【方法】通过安装在巷道顶板的离层仪监测发现,巷道顶板发生离层,主要发生在7#(296 m)和8#(332 m)顶板离层仪位置,且7#位置在深层和浅层均有下沉,但8#位置只有深层下沉,且下沉量较大,说明顶板整体在深层位置下沉。【结果】第一次治理措施采用全断面喷浆和设置点柱,但治理效果不理想,顶板下沉没有得到有效控制。第二次治理措施采用长锚索注浆加固,治理后离层量明显放缓,顶板离层得到控制,治理效果明显。【结论】采用长锚索注浆加固可有效控制顶板离层,研究结果为厚松散层薄基岩条件下巷道顶板离层控制施工提供指导与借鉴。

传感器安装方式对巷道微震信号质量影响分析

微震监测技术是在声发射学与地震学的基础上发展起来的一种新型监测技术,主要是通过观测分析微小地震事件来研究其对生产活动的影响。目前微震传感器的安装方法较多,但各有优缺点,需要针对不同的巷道环境提出合适的安装方法。在新集二矿230108工作面使用2种方式安装微震传感器,分别是全锚固锚杆刚性连接安装与钻孔注浆黏连岩壁安装,进行为期一周的微震试验,共采集到553个微震事件。对微震事件进行频域特性分析,发现通道1(全锚固锚杆安装)信号的400 Hz以下频率成分在总频域成分中的占比多数位于45%~75%,平均占比为60%,通道1信号低频成分和高频成分均较为丰富。而通道2(钻孔安装)信号中400 Hz以下频率成分在总频域成分中的占比多数达80%以上,说明高频成分有所丢失。采用锚杆方式安装的传感器采集到的信号能量大于采用钻孔方式安装的传感器,平均真实能量值约为钻孔安装采集信号的7.24倍。采用锚杆安装的传感器采集到的信号信噪比数值在20~50 dB,平均值为27 dB,使用钻孔方式安装的传感器接收信号的信噪比数值多数在5~35 dB,有些甚至为负值,平均值为17 dB,通道1信号的信噪比是通道2的1.6倍。采用锚杆式安装的传感器获得的信号具有频域丰富、信噪比高等特点,信号质量相比于钻孔式安装更高。

内孤立波作用下南海北部陆坡沙波形成过程实验模拟

为探究内孤立波作用下陆坡坡面沙波形成机制,在室验水槽内模拟恒定振幅下凹型内孤立波对砂质粉砂、黏土质粉砂、细砂三种沉积物坡面连续作用过程,利用超声地形自动测量分析系统(TTMS)、电阻率探针、温盐深仪(RBR·CTD)分别监测内孤立波作用前后土坡高程变化,作用过程水土界面实时变化及悬浮物浓度时空变化,基于测试结果分析沉积物悬浮、运移及沉积过程特征。研究表明,沙波形成过程中不同类型沉积物悬浮-运移方式不一致,在恒定振幅内孤立波作用下,砂质粉砂发生悬浮向坡顶运移,其中较大的颗粒在坡顶发生沉积,较小颗粒沿坡面运移到坡底;黏土质粉砂发生悬浮后同时向坡顶和坡中运移,在坡顶和坡中位置形成雾状层沿等密度层水平扩散;砂质粉砂运移方式主要为推移质运动,黏土质粉砂主要为悬移质运动。内孤立波形成的沙波体坡顶无尖刃,较为圆滑,两坡不对称,迎流面薄,背流面厚。

内孤立波作用下南海陆坡沉积物动力响应特征

为探究内孤立波作用下南海北部陆坡浅表沉积物的动力响应特征,采用实测内孤立波和沉积物参数,建立两层流内孤立波-无限深度海床模型,基于二维Boit固结理论,计算不同沉积物物理力学参数和内孤立波参数条件下,无限深度内位移场和超孔隙水压力的分布情况,探讨不同变量下内孤立波引发的沉积物动力响应特征。研究表明南海北部陆坡沉积物的渗透率变化对动力响应特征的影响较小,孔隙度影响程度中等,剪切模量和饱和度影响较大,且饱和度是首要影响因素;细砂、砂质粉砂和黏土质粉砂三种南海北部陆坡浅表沉积物响应的超孔隙水压力在相同深度时逐渐减小;水平位移逐渐增大,垂向位移逐渐减小。

基于剖面声呐的海底沙纹演变规律试验研究

海底沙纹是一种尺度较小的微地貌形态,对底床演变和沉积物输运具有重要作用。当前对沙纹的测量方法较少,且都具有一定的局限性。基于声呐扫描、光学摄影和人工测量等方法,通过室内水槽试验来研究剖面声呐测量沙纹的可行性,并进一步分析波浪作用下沙纹的演变规律。试验结果表明:剖面声呐观测沙纹具有很好的可行性,能够较好地反演出沙纹的波脊间距和波高等形态特征;沙纹在发育过程中,会依次经历不规则沙纹、弯曲沙纹、交叉沙纹、顺直沙纹四个过程,然后趋于稳定;在5 cm波高和10 cm波高的波浪作用下,沙纹的波脊间距不超过4.5 cm,波高最后稳定在0.5~1.5 cm。研究发现剖面声呐观测沙纹具有很好的效果,可为海底沙纹观测提供一种新型的观测技术。

基于剖面声呐的海底微地貌观测研究

海底地貌是海水覆盖下的固体地球表面形态的总称。海底地貌巨变往往与海底地质灾害息息相关,会对海底管线和海上平台等海洋工程设施造成危害,因而对海底地貌进行原位观测具有重要意义。本研究基于前人研究成果和团队常年自主研发仪器经验,研制出了剖面声呐海底微地貌原位观测系统,详细介绍了观测系统的组成、功能、工作原理和工作模式,并提出了观测数据的处理分析方法;然后,使用观测系统进行了标志物检验实验,通过将观测系统测量数据与其他设备测量数据相对比,验证了观测系统的可行性和数据准确性;最后,使用观测系统在舟山海域朱家尖滑坡区进行原位观测,进一步验证了观测系统的可行性。观测结果进一步表明剖面声呐观测系统可以用于海底微地貌的观测研究。

内孤立波作用下南海北部陆坡沉积物海床稳定性分析

当前研究表明,内孤立波不仅能够导致海底沉积物再悬浮并发育成沙波、沉积物波,而且导致沉积物动力响应,产生超孔隙水压力甚至发生液化,使海床产生滑坡等不稳定现象,对海洋工程造成重大影响。为了分析内孤立波作用下南海北部陆坡海床的稳定性,基于二维Boit理论,建立简化两层流内孤立波模型以及有限深度多孔弹性海床模型,利用COMSOL有限元分析软件计算内孤立波作用下海床沉积物的剪切应力、瞬态孔隙水压力和残余孔隙水压力,并针对内孤立波对海床沉积物作用导致的海床剪切破坏、液化破坏进行分析。

内孤立波浅化破碎过程斜坡沉积物孔压响应特征实验分析

观测资料显示内孤立波沿斜坡浅化过程对海底沉积物的作用犹如一台水中吸尘器,在破碎转换阶段达到最强,甚至会触发一系列地质活动,引发地质灾害。为界定此过程中沉积物的动力响应特征和影响因素,在大型重力式分层流水槽中模拟不同振幅内孤立波和不同类型沉积物斜坡连续作用过程,利用孔隙水压力采集系统实时记录孔隙水压力变化,对比分析不同水动力、坡度、沉积物类型情况下沉积物中超孔压变化特征。分析结果表明,内孤立波破碎过程,破波位置海床表层波压力和不同深度超孔隙水压力都存在相似的"U"型负压力变化过程;破碎波经过位置沉积物表现为和表面波压力正相关的孔压响应特征。破碎点沉积物中超孔压幅值随深度减小,约在6%波长深度位置减少到坡面压力的50%。超孔压幅值和内孤立波振幅、沉积物类型和斜坡度密切相关,坡度由0.071变化到0.160时,波压力幅值可增大至1.6倍。内孤立波振幅变化不影响不同类型海床土动力响应规律,只与超孔隙水压力值大小有关,内孤立波对海床的动力作用可认为弹性作用。

内孤立波作用下海床动力响应实验研究综述

研究表明,内孤立波对海床的动力作用对海洋工程和海底底质作用造成重要影响。本文综述了近年来内孤立波与海床交互作用的现场实验和室内研究方面所取得成果,并探讨当前实验研究的一些值得关注的问题。

南海北部海底沉积物临界起动流速空间分布特征分析

为研究南海北部海底沉积物临界起动流速空间分布特征,通过自测和资料收集得到45个站位沉积物物性资料,根据沉积物类型选用适合的方法计算临界起动流速,并评判计算结果的适用性,结合沉积物空间分布规律和统计结果插值,共得到112个站位数据,绘制成沉积物临界起动流速空间分布图。研究结果显示南海北部沉积物临界起动流速存在空间差异性,其分布特征与沉积物粒径分布规律基本对应并受其控制。与南海上层流场进行对比分析,得到冬夏两季陆架区沉积物起动难易程度分布图,为研究海洋动力对南海北部海底沉积物改造机制及海底沉积演变规律提供依据。

内孤立波悬浮海底沉积物研究进展

内孤立波是存在于层结海洋内部的非线性、大振幅波动,其强劲的垂向和水平运动以及破碎导致的涡旋和湍流作用,对海洋环境、海底沉积物和海洋工程产生重要的影响。围绕内孤立波作用下沉积物再悬浮的发生过程,对前人开展的大量研究工作及取得的研究成果进行了系统分析与总结,从内孤立波向岸传播的破碎机制、悬浮沉积物模式以及引起的海床动力响应进行评述,并分析内孤立波悬浮沉积物判定理论和对海底的作用,对目前研究工作中尚未解决的问题进行总结。该工作对于系统深入认识内孤立波引起的海底沉积物再悬浮发生过程,以及对海底底形的改造能力具有重要价值,为进一步研究内孤立波对海洋生态环境动力过程及深海沉积过程提供借鉴。