基于探地雷达的煤层小构造超前探测

针对煤矿掘进工作面前方小型地质构造隐蔽性强、探测难度大的问题,首先依据煤层巷道掘进面前方小构造(小断层、冲刷破碎带)的空间分布形态,构建其与雷达超前探测剖面相对应的二维地电模型;其次基于FDTD理论方法对构建的地电模型进行正演模拟与偏移处理,分析了一定频率下小构造的雷达波时域响应特征;最后使用防爆探地雷达系统配合50 MHz天线对新景矿3215辅助进风巷和3218回风巷掘进面进行了超前试验探测,并以数值模拟结果为参考,指导实测数据的解译工作。研究表明:煤层内部小构造的实测雷达信号响应特征与正演模拟结果的相似性高,50 MHz防爆天线能够对掘进面前方50 m范围内的小构造进行有效识别。

煤层小构造理论在煤炭地下气化中的应用

煤炭地下气化过程中,保证气化通道的畅通至关重要。但是,随着气化通道的扩展,堵塞问题日益加剧,已严重影响到了整个气化炉的正常运行。通过实例分析,运用煤层小构造理论解决炉孔堵塞问题,证实了煤层小构造理论在煤炭地下气化中应用的正确性及可行性。

基于穿层钻孔声波远探测有限元方法的煤岩界面成像

小型地质构造是造成煤与瓦斯突出事故的主要因素,小构造的精准探测是亟需解决的关键问题。煤岩界面高精度探测是查明小构造,实现透明工作面的基础。声波远探测技术具有探测范围大、分辨率高、可成像等优点,能够实现对煤岩界面的精准识别。为此,提出了基于穿层钻孔声波远探测的煤岩界面探测技术,通过在井下穿层钻孔内布置声波远探测仪,采集孔周煤岩分界面产生的阵列波形,并利用反射波信息反演获得煤岩界面成像图,进一步结合钻孔群,实现工作面的整体勘察。首先,利用COMSOL Multiphysics软件构建出煤系单极远探测数值模型;然后通过模型正演分析全波信号与波场快照的全时空变化规律;最后对远探测声波数据进行反演实现煤岩界面的偏移成像。正演结果表明:模型中煤层的纵波波速比顶底板岩层慢1.2 km/s左右,声波在煤层中传播时能量衰减得更快,同时声波穿过煤岩界面时会出现主频的漂移;当测点趋近于仪器从底板岩层向煤层过渡的位置时,直达波的变化特征为幅度的骤降与声时的增大,而界面反射波的特征为时间-深度域中倾斜同相轴的斜率改变。对采集到的波形数据进行滤波、波场分离、反射波增强、偏移成像四个步骤完成模型反演,成像结果与原始模型相似度高,煤岩界面倾角误差0.6°、煤厚误差0.212 m,穿层钻孔远探测声波有限元方法可以有效地反演出煤岩界面的位置和形态特征。该研究可为声波远探测技术应用于穿层钻孔煤岩界面识别提供基础理论支撑。

STRUCTURAL ORIGIN OF THE FAULTED BROWN COAL BASIN IN YUNNAN, CHINA──The role of strike-sliping in basin formation and inversion of Xianfeng coal basin

Based on the analysises of regional structural setting, basin formation and deformation, this paper demonstrates that the Xianfeng basin has been formed and inverted under the strike-slip regime. The article is a partial result of the whole research.