井工煤矿全波形反演的初始模型构建探究

为提高全波形反演在井工煤矿工作面的运算效果,探究了三维程函方程求解时间场的方法,由透射初至走时反演刻画出初始模型,通过建立含断层的复杂地质模型理论计算正反演来验证算法可靠性。依据小保当二号煤矿工作面实际数据,通过折射横纵波有效信息,初步刻画煤岩分界,改进初始模型,提升全波形反演梯度结果,研究成果可用于煤矿工作面的高精度探测,建立更优全波形反演系统。

小保当煤矿地质建模空间插值方法对比

三维地质建模促进了煤矿智能化发展,在煤炭行业的应用非常广泛且具有极其重要的意义。三维地质建模中插值方法对建模结果的准确性尤为重要,利用地面钻孔数据信息,分别采用反距离加权、最小曲率、径向基函数插值和简单克里金4种方法对各层面海拔高程进行空间插值,进行交叉验证,以MAE、MRE和RMSE评估插值精度,确定煤矿建模中最优插值方法。结果表明:M1、M3和M4煤层界面最优插值方法为简单克里金,M2煤层界面插值方法简单克里金与最小曲率法结果表现相当,MRE检验指标表明,简单克里金插值精度为M4>M3>M2>M1,M3和M4煤层结果MRE分别为0.013%和0.014%,M2和M1结果MRE分别为0.183%和0.274%,M3和M4煤层界面插值精度显著优于M2和M1界面。

红柳林煤矿采空区地面沉陷InSAR监测与分析

陕北红柳林煤矿地下开采造成了严重的地面沉降问题,为了进一步大范围地监测地面沉降问题,防治地面塌陷灾害发生,对红柳林煤矿的地面沉降监测方法进行研究。经综合对比分析并结合该矿区的沉降特性,选择了基于SBAS-InSAR技术采煤沉陷区监测方法。利用2021年8月—2022年6月覆盖研究区的21景Sentinel-1A数据进行时序差分处理,得到覆盖红柳林煤矿采空区的沉降分布特征和沉降量级,并对提取的形变结果进行剖线分析和特征点分析。研究结果表明:红柳林煤矿15216工作面在监测时间内发生了明显的沉降现象,且随着回采进度的进行沉降量级和沉降范围逐渐增大,其中,最大年平均沉降速率达到了−0.30 m/a,最大累积沉降量达到了−0.22 m。对地表沉降与地下开采进度的相关性进行分析,发现地表沉降与地下开采进度有较强的相关性,主要表现为开采后至发生地面沉降约有两个月的滞后期。研究结果符合开采沉陷规律,可以为矿区地面塌陷防治提供技术支撑。

榆神矿区小保当二号井2-2煤开采对风化基岩含水层的影响预测

榆神矿区地处毛乌素沙漠地带,生态环境脆弱,水资源短缺。煤炭开采时对水资源的保护备受关注。以榆神矿区小保当二号井田为研究区,采用物理相似材料模拟实验,确定了小保当二号井2-2煤层开采导水裂隙带发育高度,在此基础上,通过对比煤层至风化基岩含水层之间的距离与导水裂隙带发育高度的差值,并结合保水采煤试验与采动损害监测结果,引入保护层厚度指标,预测2-2煤层开采对风化基岩含水层的影响程度。研究结果表明:小保当二号井2-2煤层开采后导水裂隙带发育带发育高度约为150m,裂采比约25倍。将2-2煤层开采对风化基岩含水层的影响程度划分为无影响、轻微影响、一般影响、严重影响4种类型,研究区为无影响区和轻微影响区,其中,轻微影响区占全井田范围的0.03%。

小保当二号井2^(-2)煤开采对潜水含水层的影响预测

萨拉乌苏组与风积沙潜水含水层是小保当二号井田内水源保护地的主要补给源,因此保护萨拉乌苏组与风积沙潜水含水层不受破坏至关重要。利用FLAC^(3D)软件,针对小保当二号井2^(-2)煤不同工作面宽度、不同区段煤柱宽度以及不同采高条件下的覆岩破坏规律分别进行了模拟研究。研究结果表明:工作面宽度越小、采高越小、区段煤柱宽度越大,地表最大下沉值越小,导水裂缝带发育高度越低,数值模拟所得2^(-2)煤层开采裂采比26.2,现场实测裂采比为27.98,验证了数值模型的可靠性。利用实测27.98倍裂采比,得到导水裂隙带顶部位置位于直罗组上部,未突破至潜水含水层。因此,小保当二号井2^(-2)煤开采对潜水含水层未造成影响。