李村煤矿1302运输巷超前地震探测

李村煤矿在1302工作面运输巷掘进过程中,为查明巷道掘进前方可能存在的地质异常,利用地震超前探测的方法对巷道进行了超前探测,并通过探测成果所显示的异常反射界面判断巷道掘进前方是否可能存在地质异常情况,为巷道后续的钻探验证提供了依据,对矿井安全生产有一定指导意义。

超前探测技术在TBM施工隧洞中的应用研究

TBM施工时常会遇到复杂的地质环境,为了将地质灾害影响的程度降到最低,在TBM施工过程中,对隧道开挖工作面前方的地质条件进行超前预报变得尤为重要。以新疆某引水隧洞工程为实践背景,介绍地震波法超前探测技术和激发极化法超前探测技术的基本原理及其特点,分析TBM施工隧洞掌面前方的断层破碎带的超前探测应用的可行性,阐述地下水的发育状况。研究结果表明:在TBM施工隧洞中,地震波法超前探测技术和激发极化法超前探测技术的综合应用具有可行性和实用性,可为类似工程中的TBM安全快速掘进提供参考。

矿井地震超前探测技术在龙东矿的应用

龙东煤矿区内构造较为发育,可采或局部可采煤层为7、17、21号煤层,为查明21煤试采区巷道前方断层、破碎带的发育程度及导水状态,采用矿井地震超前探测技术进行了超前探测,测线布置在回风巷左帮上,共设炮点20个,利用两个三分量传感器C1、C2接收。对采集数据进行波场分离、反射波提取、叠前偏移成像等核心技术处理,得到SV波深度偏移处理结果图,从中提取了5个异常界面,分别位于迎头前方22.5m、40.5m、54.5m、64.5m、98.5m,结合地质资料,解释为小断层。根据现场掘进实测剖面资料,矿井地震超前探测技术在龙东矿探测的异常界面准确,其界面距离最大误差率小于10%,表明该技术在掘进迎头前方100m范围内可以有效探测断层等地质构造。

地震超前探测技术在老窑采空区探测中的模拟与应用

巷道前方的地质异常与巷道内地震测线存在角度关系,依据地震超前探测原理,其反射波时距曲线为一直线且呈现负视速度特征。据此建立一采空区地震超前探测模型,以研究采空区条件下检波器后置观测系统的地震波场传播特征。通过对全空间地震波场的分析发现,距离震源越远的检波器越先接收到迎头前方异常界面的PP波与S-S波,为此采用τ-p域滤波或F-K域滤波对地震波场进行分离解释。以山西临汾某矿井2号煤层老窑采空区超前探测为例,通过反射波提取、绕射扫描及叠加偏移对巷道前方进行成像,解释迎头前方35m处存在异常,经钻探验证其为老窑采空区,取得了较好的应用效果。

τ-p变换在隧道地震超前探测中的应用及适应性分析

TETSP-2隧道地震超前探测系统利用三分量检波器接收地震信号,迫切需要将数据中的纵横波信息分离。文章由隧道内线性观测系统的反射纵横波时距曲线进行推导,并基于Taylor理论分析τ-p变换在隧道地震超前探测中的物理意义和可行性,给出τ-p变换截距和慢度与反射界面倾角的关系,模拟简单条件下二维隧道空间内的地震全波场,分析不同波场的反射特征,比较不同倾角情况下反射纵横波在τ-p变换域中的特征及差异。结果表明:不同倾角反射纵横波的视速度不同,随着倾角逐渐变小,视速度变大。τ-p变换能够利用视速度差异进行波场分离,在隧道前方低速带倾角较大时(40°以上),分离效果较好;在倾角较小时,时距曲线的一阶Taylor展开式具有较大误差,分离效果变差。

基于VMD的随掘地震超前探测信号谱白化方法研究

随掘地震超前探测震源具有连续、非可控的特点,需要使用互相关技术将连续震源记录转换为等效脉冲震源记录以获取有效反射信号。但随掘地震超前探测信号往往包含一些能量较强且频带较窄的优势频率成分,使得互相关处理会引入较严重的干扰。为此,本文提出将基于变分模态分解(VMD)的希尔伯特谱白化方法应用于随掘地震超前探测信号。该方法首先利用VMD将地震信号分解为若干个本征模态函数(IMF),再对各IMF应用希尔伯特变换进行时频分解,最后使用白化滤波器对其希尔伯特谱进行谱白化。数值模拟结果表明基于VMD的希尔伯特谱白化方法能够在保持各道信号一致性的同时均衡信号的不同频率成分,有效压制互相关结果中的虚假同相轴,加快主峰旁瓣衰减。将本文方法应用于安徽淮北杨庄煤矿某巷道实际数据,成功探测了掌子面前方存在的断层构造,表明该方法具有较好的实用性。

煤矿岩巷TBM掘进随掘地震信号特征及其应用

随掘地震超前探测技术可实现探掘平行,为巷道快速智能掘进场景下实时、精准地质保障提供了可能。随掘震源产生的是复杂、变频、连续信号,信号特征认知直接影响数据处理与成像精度,而目前针对岩巷全断面掘进机(TBM)随掘地震信号特征的认知仍不清晰,且暂时还没有针对性开展过信号处理与成像研究工作。针对上述问题,以谢桥煤矿瓦斯治理巷TBM随掘地震超前探测试验为例,分析了刀盘先导信号与岩壁接收信号的时间域、频率域及时频域特征:岩巷TBM随掘地震信号中不同振幅能量成分比例呈现金字塔形,但分布随机,不对称程度较高;机械运转信号能量较大,刀盘先导信号强度是岩壁接收信号的200倍左右;频率域变频特征明显;机械运转信号基础频率较低,刀盘先导信号频率成分主要集中在10~80 Hz与150~200 Hz,主频为36.99 Hz,岩壁接收信号频率成分主要集中在50~200 Hz,主频为137.97 Hz;刀盘先导信号较岩壁接收信号时频域能量团分布更为规则,多次震源激发现象明显,能量团之间的差异性特征表明了多次震源激发时振幅能量与持续时间的随机性。利用脉冲化算法与绕射叠加偏移成像方法对岩巷TBM随掘地震信号进行数据处理与成像试验,结果表明:(1)脉冲化等效单炮记录与利用常规震源得到的超前探测单炮记录特征一致性较强,同相轴清晰且连续性较好,可满足现场探测分析需要。(2)对探测范围内岩体情况的超前预报结果与实际揭露情况一致,说明岩巷TBM随掘地震超前探测可提供有效地质保障。

矿井地震超前探测全波场数值模拟及波场特征分析

为了研究地震波在煤岩体中传播的全波场效应和波场特征,采用基于有限差分原理的数值模拟方法开展了矿井地震超前探测的全波场数值模拟。通过波场快照和视速度分析,研究了不同类型地震波在水平分量和垂直分量上的波场特征和视速度特征。研究结果表明:在煤巷中由于顶底板高速层的影响,地震波的传播规律十分复杂,煤层中传播的纵波主要为折射P波,折射P波在反射界面产生的反射波和转换波在地震记录上与其他干扰波叠合在一起,难以识别;煤层中传播的槽波在反射界面也会发生波型转换和反射,槽波转换波和反射槽波在垂直分量上的能量相比水平分量更强,波形特征更加明显,更易于识别,其中,垂直分量上的反射槽波能量最强,传播稳定,可作为煤巷地震超前探测的特征波。

TeTSP隧道地震超前探测系统在南王庄隧道断裂灾害防治中的应用

结合平赞高速公路南王庄隧道所发生的不良地质灾害,详细介绍了TeTSP隧道地震超前探测系统对于断裂构造这一典型不良地质体探测中的应用,有效指导了施工。

TST和CFC技术在管片拼装隧道超前地质预报中的改进和应用

为解决盾构及TBM施工隧道地质构造和围岩含水探测的难题,在TBM引水隧洞中进行试验。改进在管片结构下TST(tunnel seismic tomography)观测系统的布置方式;针对大断层等高危不良地质体开展三维地震波法的超前地质预报研究试验;改进CFC(complex frequency conductivity)的观测方式,结合地震波方法,开展对刀盘前方围岩含水情况综合预报研究试验。以斯里兰卡埃勒黑勒运河、秘鲁圣佳旺Ⅲ水电站和菲律宾卡利瓦大坝引水隧洞等工程为例,介绍盾构及TBM施工隧道超前地质预报技术的工程实践。研究结果表明,针对软硬岩互层、大断层、含水构造不良地质体,该方法在实践中具有较好的应用效果。

煤矿采空区及巷道的井地联合地震超前勘探

废弃矿井的采空区及巷道由于位置不清楚极易造成水患危及矿工生命安全,其超前探测是煤矿一直希望解决的问题。在陕北某煤矿井下通过在煤壁中放炮,地表布设地震仪接收的方式,采集了井地联合地震数据。在对此数据进行地表高差走时补偿之后,根据速度差异,确定出了炮点前方采空区沿侧线方向上的分布边界。应用散射波成像技术,将煤层顶板滑行波在巷道边界激发的散射波能量相对增强并成像,确认此处确实存在地质不连续体(巷道)。结果表明,井下放炮,地表接收的井地联合超前探测方式,对煤层前方废弃巷道、采空区的探测具有良好的效果。

“钻探+物探”一体化技术在煤矿水害防治中的应用

随着煤矿开采深度的不断增加,水害问题日益突出,严重影响着煤矿安全生产及周边生态环境。在煤矿水害防治中,“钻探+物探”一体化技术作为一种先进的监测与评估手段,逐渐受到重视,该技术不仅可以提高水文地质条件的准确判断,还能实现对潜在水害隐患的早期预警,通过整合钻探取样与物探数据,在实际应用中展现出较高的效率和精确度。基于此,本文简要分析了“钻探+物探”一体化技术现场测试布置要点,提出了“钻探+物探”一体化技术在煤矿水害防治中的实践应用策略,并对“钻探+物探”一体化技术的应用效果进行了展开分析。

特长深埋隧道基岩裂隙水探测与应用研究

基岩裂隙水的富集对隧道施工安全及建成后的运营管理造成严重威胁。对基岩裂隙水的赋存情况进行准确及时的预测,可有效降低隧道地质灾害的发生几率,确保隧道施工安全。依托宜巴高速公路郑家垭隧道,结合掌子面YK129+843处涌水情况,研究了岩体赋存裂隙水情况下深度偏移图、反射层提取图以及岩体物性图中岩石参数曲线的变化趋势。研究表明TSP超前地质预报方法对基岩裂隙水赋存情况的探测结果比较准确,对类似地质条件下的超前地质预报工作具有一定的借鉴意义。

钻探物探一体化方法在矿井水害精细探测中的应用

针对物探技术在矿井水害探测中利用钻孔效率不高的问题,提出钻探物探一体化方法,即在钻探成孔时采用钻柱振动录井技术,在成孔后再利用孔中物探技术对井孔地质情况进行判定。钻探时的振动录井技术可以直观、可靠的定位钻孔中岩性变化和构造变化的位置,成孔后的孔中电磁法技术和地震超前探测技术可以定位孔中岩性变化和异常反射位置,进而准确的定位孔中的地质异常。实例表明:该方法可以准确查明孔中及钻孔周围存在的富水区和导水通道,有效的达到对矿井水害的精细探测。

新景矿钻探物探一体化超前探查技术应用

以新景矿15303进风巷为研究背景,采用钻探物探一体化技术,利用钻探施工、钻孔和巷道构成钻孔-巷道联合物探条件,通过在钻机系统、钻孔、巷道内布置物探观测系统,进行联合探查。结果表明:通过运用钻探物探一体化技术做到钻孔及其周围可视化,实现一孔多见,达到钻孔轨迹明确、钻遇岩层可知、探查构造明确,确保了钻探工程的实际效果,对于煤矿瓦斯抽放、矿井探放水以及地质探查的勘探质量提高都具有借鉴作用。

煤巷空间地质异常体超前综合物探研究与应用

在煤矿开采过程中,80%以上事故发生在煤巷掘进中,主要原因是对井下地质条件不清,盲目掘进。为解决重点区域掘进过程中透水突泥,煤岩突出,冲击地压等地质异常灾害,很有必要开展煤巷综合物探研究。本文主要介绍地震反射波、瞬变电磁、直流电法在成庄矿5312巷综合超前探测中具体研究应用与揭露验证,保障了井巷安全快速高效掘进。

自适应极化滤波在地震超前探测波场分离中的应用

在隧道地震超前探测(TSP)数据处理中,波场分离是重要流程之一,波场分离的质量直接影响着成像结果的精度.本文基于有限差分法模拟了二维超前探测数据,利用极化滤波方法分离了来自隧道前方断层构造的反射P波和S波,分析了时窗参数对滤波效果的影响,并用自适应方法确定时窗大小,从而避免了时窗选择的主观性.将方法应用于实测TSP数据的波场分离,模拟数据和实际地震超前探测数据的处理结果表明自适应极化滤波能够有效分离反射P波和S波.

北洺河铁矿资源防盗采技术措施研究

为应对北洺河铁矿周边民营矿山的越层越界盗采行为,提出了采空区隔离带、微震监测系统、地震波超前预报探测结合长短探以及加强与政府沟通报告等措施,发现了该矿周边民营矿山越层越界的盗采工程,保护了矿产资源,对于其他矿山防盗采工作具有一定的参考价值。

综合物探方法在阳煤五矿的应用研究

地震超前探测在隧道跟踪探测中已经得到了广泛的应用和发展，地质雷达（GPR）也在工程勘察、检测等领域受到普遍重视。但是由于单一物探方法往往存在一定的局限性，导致最终解释结果的多解性，造成一些不可预知的后果。本文综合分析了这两种物探方法并将其在阳煤五矿进行试验和应用。研究表明，地震超前探测和地质雷达在煤矿中有很强的适用性和实用性，将地震超前探测距离远和雷达的分辨率高等优点有机的结合起来，可有效提高矿井物探结论的准确性，保障煤矿安全生产。