煤槽无线电波Q值成像技术及应用

无线电波勘探法是煤层工作面地质构造探查的常规地球物理手段之一。无线电波透视法通常采用单一频率的衰减系数进行探测,成像结果可以有效分析判识地质异常性质等问题,但不同的无线电波频率会影响衰减系数成像效果。为了更客观地分析判识地质异常性质,提出了与频率f无关的无线电波煤槽品质因子Q值参数。基于理论分析,利用多频透视场强数据和衰减系数参数,推导了煤岩介质品质因子Q的计算公式;采用有限元数值模拟方法,模拟分析了透射正常煤层时,多频无线电波透视场强值、衰减系数及Q值特征;证明了煤槽无线电波品质因子Q值不随频率变化。通过实测实验数据分析,验证了无线电波Q值成像方法的有效性,为多频无线电波探测的理论及应用提供了一个新的思路。

天然源槽波勘探的可行性研究

常规炸药震源在高瓦斯矿井受到了十分严格的管制,迫切需要一种新型非炸药震源的槽波勘探方法作为替代。基于此,开展了矿井中天然源槽波勘探方法的可行性实验研究。通过理论分析和数值模拟实验,论证了煤层具备天然源槽波发育的地球物理基础。通过构建“三随机”天然源槽波模型,即震源的空间位置随机、震源初始激发时刻随机和震源的振幅随机,成功实现了天然源槽波的时间域数值模拟实验。采用相移法对天然源槽波数值模拟数据进行了频散谱计算,结果具有明显的频散特征。数值模拟实验结果证明了理论模型中天然源槽波的存在,且基阶和高阶形态均发育。在安徽淮南某煤矿工作面进行实测实验,成功采集到天然源槽波三分量数据,对实测数据进行频散谱计算,结果表明3个分量均具备频散特征,其中X分量频散曲线能量脊较为清晰,达到了验证天然源槽波存在的预期目标。总的来说,数值模拟结果表明天然源槽波的地球物理基础和形成机理是正确的,现场实验结果证明了天然源槽波在煤层中自然存在,该方法在矿井地质勘探中具有可行性和潜力。

双频透射无线电波勘探方法及应用研究

煤层可作为高频电磁波的导波层,无线电波透视技术适用于工作面煤层内的地质构造探测。目前无线电波透视法通常采用单一频率进行探测,在煤层工作面勘探过程中常存在频率选择不当和探测精度不足等方面问题。为此,提出了双频透射无线电波勘探方法。基于理论分析,利用双频透视场强数据和衰减系数参数,推导了基于双频无线电波测量数据的煤岩介质吸收因子γ计算公式;采用有限元数值模拟方法,模拟并分析了无异常构造煤层和含断层煤层工作面两种工况。实验结果表明:利用双频法计算得到的吸收因子对煤层地质异常的响应更加敏感,验证了透射无线电波勘探方法的有效性。通过比对现场试验数据及回采钻探结果,再次验证了双频吸收因子γ对地质异常的响应特征优于单频衰减系数。研究结果表明,双频法可提高煤层工作面无线电波探测地质异常的效果,为无线电波精细化勘探和矿井地质透明化提供一个新的方法和思路。

采煤工作面拟2.5维地震速度层析成像方法

二维地震速度层析是探测采煤工作面内地质构造的方法之一。该方法把双巷道间空间简化为水平面,未能考虑煤层的倾角。提出拟2. 5维的地震速度层析的技术方案,即将二维反演的平面模型改为板状模型并程序实现。通过数值模拟技术及现场实验,得到不同倾角煤层的双巷透射地震数据,实现了二维和拟2. 5维地震速度层析成像。对比分析结果认为:二维速度层析在高倾角煤层探测中,存在较大误差;拟2. 5维地震速度层析方法基本消除了双巷高程的影响,速度异常区与地质构造更加吻合;拟2. 5维地震波速度层析成像加入了高程参数,使得射线追踪的旅行路径更加准确,速度计算结果更符合实际。

大断面巷道掘进围岩条件震波联合测试模拟研究

为探测大断面巷道掘进过程中前方地质条件及周边围岩特征,采用地震波CT与巷道内的反射波相结合进行勘探。基于地震波的数值模拟技术模拟巷道超前跨孔地震波CT勘探和反射地震偏移成像,并对结果进行数据融合,用来联合判断围岩破坏特征及超前地质条件预报。结果表明,2种方法数据的融合可以提高巷道周边地质条件判断的准确率。掘进工作面跨孔震波CT可为大断面巷道的地质预报提供新的依据,融合震波CT及反射偏移成像结果,可以为安全技术措施制定提供参数,对安全掘进至关重要。

煤层槽波的极化特征及其滤波

文章利用多分量数值模拟获得槽波信号及其极化轨迹图,结合槽波信号的本征方程,求取槽波的主极化方向和偏振系数;选取Poline滤波器,采用不同的滤波参数(p,q)对正演模拟信号进行滤波处理,并用极化轨迹图直观地显示出滤波前后差异。由于极化滤波实质是一种振幅加权滤波,滤波参数控制了信号对于其主极化方向的趋近程度,因此极化滤波会造成各分量的能量损失,需综合考虑选择合适的滤波参数。文中利用极化滤波法对实测信号进行了处理,取得了良好的应用效果。

槽波信号提取方法综述

槽波信号的提取,是槽波勘探的前提。本文介绍了一维滤波、二维滤波、T-P变换及黄变换四种常用槽波信号提取的方法。通过实际的应用,分析得出各个方法的优缺点:一维滤波只能提取其主频信息,会造成一部分信号的损失;二维滤波通过波数和频率两个参数控制来提取槽波,取得良好的效果;T-P变换通过视速度来滤波,对于频率没有损失,其局限在于在视速度相差不大的情况下,效果不明显;黄变换对于杂乱的,非对称干扰信号效果较明显,但是若干扰信号恰好也规则,效果不太明显。掌握每种滤波方式的优势和劣势,可以有的放矢的,采用针对性强的滤波方式,达到更好的效果。

新形势下煤炭相关艰苦专业教学的思考

煤田相关行业的持续低迷,使得高校煤炭相关专业教育遇到巨大危机和挑战。生源质量逐年下降、学生不愿从事相关专业工作、对专业的学习热情低等问题比较突出。本文以地质工程专业为例,针对目前高校专业的现状,从行业发展和学生的专业认识方面分析了这些现象的深层次原因。从教学方法、科研和专业思想教育三个方面,有针对性地提出了一些对于新形势下改善专业教学的建议,为艰苦专业发展和教学质量提高提供一点参考。

新工科背景下“地球物理勘探新技术”课程建设探索

新工科建设背景下,高校全面实行课程教育改革、培养创新应用型工程技术人才已成为国家战略。以安徽理工大学勘查技术与工程专业“地球物理勘探新技术”课程改革为例,立足于立德树人的教育理念,分析传统教学模式存在的教学内容相对单薄、教学方式相对单一和学生主观能动性不足等问题。基于此,从四个角度提出该课程教学改革的思路与方向,并积极反馈实践成效,展开教学结果跟踪,提出改进措施。研究表明,“地球物理勘探新技术”作为一门全新的工程类课程,其内涵建设契合新工科建设的要求与发展趋势。

工程教育专业认证背景下的地球物理新技术课程建设

采用工程教育专业认证标准,在勘查技术与工程专业标准化建设背景下,加快对学生的创新和解决复杂工程地质问题能力的培养。在分析地球物理勘探新技术教学现状的基础上,对课程建设目标进行了研究,从教学内容和教学方法两方面对课程建设途径进行了探讨。

城市地下断裂构造可控震源地震勘探试验研究

在城市地下空间开发过程中,断裂构造是引起地质灾害的重要因素之一,有效探查断层的位置、规模及深度,具有重要的意义。地震反射波法已逐渐应用到城市地下空间异常地质构造地探查,但城市地表表层地震地质条件复杂,环境噪音大,硬质路面检波器耦合较差,传统锤击震源能量弱、衰减快、信噪比低,勘探精度很难达到规范要求。这里以某城市勘探区探查地下断裂构造为例,利用可控震源激发,从能量、信噪比、频率等方面对试验资料进行分析,确定适合该区可控震源施工参数,提高了地震时间剖面的分辨率和探查精度,取得了良好的探查应用效果。

基于地电场响应的矿井顶板突水模拟实验

建立渗流—电测模型,利用粗砂、中砂、细砂三种含水层介质模拟矿井顶板突水,采用网络并行电法仪实时监测地电场参数的瞬态响应特征。通过分析自然电位、一次场电位、激励电流随时间变化图及视电阻率断面图,发现三种不同含水层介质实验的地电场参数都有明显响应,响应规律基本一致。在突水阶段,粗砂和中砂的自然电位明显低于突水前、后的两个阶段,细砂自然电位持续上升,在突水点有显著变化;一次场电位和激励电流变化一致,与突水前、后的两个阶段相比,一次场电位出现大幅降低,激励电流出现大幅升高;视电阻率断面图可以表征渗流、突水、突水后三个阶段的变化过程,可用于定性判定含水层水量大小。此次研究,对矿井水害的防治研究具有现实意义。

瞬态瑞雷面波勘探中隐伏溶洞的响应特征研究

瞬态瑞雷面波法勘探中,掌握隐伏溶洞的响应特征是进行野外探查分析的基础。结合两类填充状态隐伏溶洞,使用有限差分法进行数值模拟,分别构建不同发育介质溶洞模型。并利用贵广铁路隐伏溶洞探测实例验证探测效果。分析认为:瑞雷面波法对面波相速度差异反映敏感,精度较高,对基岩面和两种类型隐伏溶洞分辨率高;对于填充溶洞,速度响应由溶洞中充填介质的物性决定,一般为低速反映;对于空溶洞,速度较粘土层及基岩均为低速反映;两种溶洞探测面波频散曲线在溶洞位置都会出现较为形象明显的“之”字形拐曲。取得的结果可为工程应用提供借鉴。

混凝土介质结构隐患震波扫描测试研究

混凝土介质在施工和使用过程中会出现不同类型的结构隐患,因此在后期维护中需要对其进行高精度检测.常规的测试技术包括地震波和雷达等测试方法,其中地震波法较雷达测试方法抗干扰能力强,评价参数多样,但其现场数据采集方式单一,一发一收,换点移动,探测工效低,不满足开展长测线、大面积探测技术的需求.依据反射勘探技术原理,采用拟雷达采集方式进行震波数据连续采集,获得震波测试剖面.通过分析震波波速、频率及波幅等特征属性参数的变化进行混凝土介质异常位置的识别与特征判定.数值模拟及现场探测实践表明,震波扫描测试方法对混凝土体结构隐患具有良好的探查效果,所提供的异常位置相对准确,可进行大范围工程巡查检测。

地震横波勘探在城市浅层地质调查中的应用

探查地下岩土层结构及构造发育状况,是城市浅层地质调查一项重要的工作内容。横波勘探具有垂向分辨率高、受地质条件影响小等优势,因此被广泛应用在城市浅层岩土勘查中。文章以福建某市城区横波勘探为例,分析城市中激发震源的能量大小、硬质路面的检波器安置等因素,进行浅层地质调查,探测结果表明松散层与基岩分界面反射能量强,而断层破碎带处反射信号同相轴缺失、错位且杂乱,易于分辨。结合钻孔揭示结果,表明横波勘探方法可在浅层地质勘查中发挥良好作用。

陷落柱地震波超前探测数值模拟与应用

针对陷落柱与周围煤体之间存在明显波阻抗差异的特点,建立巷道内地震波超前探测陷落柱数值模型。采用波场正演模拟方法,分析巷道前方存在陷落柱时的地震波场特征,总结出基于绕射偏移的陷落柱边界探测方法。在新元矿南二正巷实际超前探测中,该方法准确圈定了巷道前方陷落柱的范围。探测结果和实际揭露情况对比表明:地震波超前探测技术可以对巷道前方120m范围内的陷落柱构造进行有效预测。

煤层工作面地质构造及异常透射CT综合成像方法与应用

煤层工作面中的断层、煤层变薄区等是影响煤矿安全生产的主要地质因素。目前主要采用无线电坑透、地震及槽波CT等方法,实现巷道工作面内的二维层析成像,以查明采前工作面的地质条件及异常特征。多个工作面成像实践表明,受不同探查方法的施工条件所限,通常采用无线电坑透法对工作面进行普查,判断面内基本地质条件;对于构造复杂区域可采用地震类CT方法进行精细探测。根据不同透射CT方法的特点,进一步讨论了其研究和发展方向。

勘查技术与工程专业地质认识实习的组织与开展

勘查技术与工程专业为安徽理工大学新开设的专业。在参考其他专业地质认识实习内容的基础上,结合勘查技术与工程专业特点,利用淮南地区有利的地质条件,进行了合理的组织与安排,确保了该专业地质认识实习的顺利实施,取得了良好的教学效果。

启发式教学方法在电法勘探教学中的应用

电法勘探是勘探地球物理学中的一个重要分支,是电学、电磁学、电子学及电化学等在解决地质学问题中发展起来的一门应用科学,具有内容多、重点多、知识点相对分散等特点。但是,应用型人才培养计划对该课程的学时安排有限,而强化课堂教学质量无疑是整体提高教学质量的一个重要环节。本文运用"启发式"教学方法,强化学生对基本概念、基本原理和工作方法等重点内容的掌握,增强学生的学习兴趣,进一步提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

利用并行电阻率法探测隧道施工地质条件

近年来,隧道建设数量与规模不断加大。隧道掘进所面临地质条件的复杂化,极大地增加了现场施工的难度和危险性。其中,掘进前方地层的岩溶构造问题是严重影响工程安全的主要难题之一。利用阵列式并行电法测试技术,结合隧道地质条件,开展隧道前方地质条件的超前探测与研究。结果表明,测试方法能够有效圈定岩溶发育区、确定岩层富水情况,实现对溶洞、塌方等异常区域的快速定位与判断。技术研究为隧道岩溶地质条件安全施工提供一种新的技术保障,其对隧道工程建设有着重要的应用价值。