透射槽波方法在中厚煤层隐伏小断层探测中的应用

隐伏断层是回采工作面地质灾害的重要诱因,实践证明,槽波地震勘探技术是井下查明隐伏小型地质构造的有效手段。基于透视槽波地震勘探法原理,分析槽波在传播过程中的能量衰减特征;采用联合代数重建法,求解振幅衰减系数矩阵方程。依据振幅衰减系数CT成像,解释回采工作面内隐伏地质构造的形态及位置。以某矿区2. 5m厚的工作面为例,在经过对槽波原始数据滤波、振幅衰减系数CT成像后,确定一断距约为2m的隐伏断层。后经工作面回采揭露,该位置存在一落差约2. 2m的正断层,验证本次槽波探测的有效性。

煤层中断层的透射槽波定量响应特征

影响煤炭开采的隐蔽致灾地质因素主要包括:断层、陷落柱、煤层厚度突变以及应力集中区等。准确、定量地查明这些地质异常体,可为安全高效回采提供地质保障,这也是我国煤矿高产高效地质保障系统的核心内容。煤矿安全高效开采,迫切要求能够超前、定量查明小断层、煤层厚度变化、陷落柱、地应力集中区、瓦斯富集带、裂隙发育带等隐蔽致灾地质因素。煤矿井下槽波地震探测技术已在采煤工作面内部隐伏构造探测方面取得了良好的地质效果,但是该技术尚无法实现断层“三要素”(断距、倾角、倾向)的定量判识和煤厚的直接测量,急需开展相关研究以攻克这一技术瓶颈难题。从数值模拟的角度,分析不同煤厚、不同断距的断层分别对Rayleigh透射槽波和Love透射槽波的频散性及能量的影响,进而研究断层断距与透射槽波能量衰减之间的定量关系。研究结果表明:①垂直断层不会影响槽波的频散特征,只对槽波的能量有明显的影响;②模拟显示,即便断层断距大于煤厚,仍然会有相当的槽波能量通过,特别是长波长分量;③在槽波波长与煤厚相近时,相同规格化断距的断层对槽波的衰减量不随槽波波长变化,且Love槽波和Rayleigh槽波衰减量几乎相同;④采用等效Q描述断层对槽波能量的衰减影响时,规格化断距σ与Q呈倒数关系。研究成果可为透射槽波的断层断距定量探测提供理论支持,但此成果仅仅是基于理论模拟得出的,其用于实际勘探时仍需要进一步研究,下一步将研究如何在实际数据中应用本文提出的断距定量关系式实现断层断距的定量探测。

基于广义S变换的透射槽波埃里相识别

透射槽波勘探是查明煤矿工作面地质情况的重要物探方法之一,其频散曲线埃里相识别的合理性直接关系到后续工作面层析成像的准确性。目前,S变换已被广泛应用到频散分析中,然而由于S变换窗函数固定,其应用效果受到限制,为进一步提高频散曲线埃里相的识别精度,本文将窗函数可调的广义S变换引入到频散曲线的分析中。对广义S变换的窗函数采用时间半高宽进行分析,窗函数时间半高宽在给定频率范围内越宽,其时间分辨率低;频率分辨率增高,窗函数宽度越窄,则时间分辨高、频率分辨低。给出了时间半高宽与广义S变换参数的关系式,可根据实际情况定量调节时频分辨率。计算表明,在合理选择广义S变换参数的前提下,广义S变换能有效提高时频分辨率,改善频散曲线埃里相特征,利于解释人员准确拾取透射槽波埃里相。

基于透射槽波的工作面煤层厚度高精度反演方法

矿井地质条件复杂,煤岩体的非均质性和各向异性、煤层结构和煤岩层组合特征、以及巷道条件导致炮检点环境的差异,均会影响槽波的形成及传播,使实际槽波传播特征与理论“岩-煤-岩”模型差别甚远,增加了透射槽波方法反演煤层厚度的准确性和难度。为提高煤矿井下采煤工作面煤层厚度变化的预测精度,提出了基于槽波频散理论和分频处理技术反演煤层厚度变化的方法,通过理论情况下Love型槽波传播规律建立了不同频率下槽波群速度与煤层厚度的关系,采用窄带滤波方法分析了成像频带对反演精度的影响,提出了层析成像频带优选策略,提高了群速度反演煤层厚度的精度;将该方法应用于陕西铜川焦平矿区2408工作面煤层厚度探测,该工作面平均煤层厚度7.6 m,选择50~80 Hz的频率区间对层析成像频带进行研究,定义了煤层厚度采样点与槽波群速度的分类关系,利用87个巷道采样点评价了各成像频段对群速度和反演煤层厚度的影响,优选60~75 Hz频带的成像群速度与巷道采样点和回采揭露点的相关性分别为81.6%和85.1%;将优选频带反演的煤层厚度与回采前后181个实际煤层厚度数据进行误差分析,煤层厚度预测误差绝对值小于0.40 m(误差小于5%)和0.80 m(误差小于10%)的点数,分别达到48.62%和85.64%。结果表明:透射槽波层析成像预测工作面煤层厚度的精度与层析成像的频带有关,成像主频越高、频带越窄,层析成像对煤层厚度的反演精度就越高,但可反演最大煤层厚度变小。因此,成像主频应考虑层析成像对研究区煤层大部分区域都有良好效果,选择槽波群速度变化率极大值曲线上平均煤层厚度对应的频率,使层析群速度与煤层厚度采样点相关性更高的最小频率范围为最佳频带宽度。

煤矿井下工作面内隐伏断层透射槽波探测技术

工作面内隐伏断层不仅严重影响煤炭资源的高效回采,而且给煤矿安全生产带来了潜在威胁。通过对工作面内隐伏断层的槽波地震数值模拟,证实了槽波透射法探测隐伏断层的可行性。采用全息观测方式对45301工作面进行了透射槽波探测,通过频散分析及CT成像,查明了工作面隐伏断层分布情况。探采对比表明,透射槽波探测技术能够有效探查工作面内部的隐伏断层,为煤矿安全开采提供有效技术支撑。

采煤工作面地质异常体透射槽波探测技术

针对大型采煤工作面内出现多种地质异常体须探测的问题,采用透射槽波能量衰减系数CT成像技术在多个矿井工作面内分别对断层、陷落柱、薄煤带3种典型地质异常体进行探测。将探测结果与后期收集的验证资料对比表明：透射槽波在遇断层、陷落柱以及薄煤带时,能量有明显的衰减现象;槽波能量衰减系数CT成像结果能够有效反映多种地质异常体的位置与范围;地质异常体衰减系数为0.03~0.06,不同类型异常体的衰减系数有一定差异但并不显著。

薄煤层透射槽波探测技术及应用

为提高透射槽波探测技术在薄煤层中对断层的解释精度,根据槽波在薄煤层中吸收衰减严重,传播距离近的特点,提出采用槽波最远传播距离来约束CT成像的方法。通过理论推导,研究不同煤层厚度条件下槽波频率的变化情况;以1.5 m煤层为主要研究对象,正演模拟槽波的衰减特性,确定1.5 m煤层中槽波的有效传播距离为300 m。对山东某矿15号煤层的槽波资料,应用该技术CT成像,解释的断层和巷道揭露推断的断层位置基本吻合。结果表明:对1.5 m煤层的槽波资料处理时,以300 m为最大有效传播距离,对实际数据进行能量衰减成像,提高了槽波CT成像质量和解释精度。该方法可为薄煤层槽波探测技术提供借鉴意义。

透射槽波层析成像在煤矿工作面隐伏构造探测中的应用

井下槽波探测技术分辨率高、信息量大、抗干扰能力强,可用于预测煤矿井下回采工作面内隐伏小构造。通过提取透射槽波有效信息,分析槽波沿传播路径上的衰减信息,采用层析成像方法,能够有效重现小构造分布情况。结合井下工程实例,介绍了井下透射槽波法数据采集、资料处理及成果解释方法。实际揭露的地质情况验证了方法的有效性。

透射槽波在开滦矿区煤层厚度变化探查中的应用

为研究透射槽波对开滦矿区煤层厚度变化情况的探查效果,在开滦矿区某矿2022工作面两巷侧帮开展透射槽波探测,采用透射槽波振幅衰减系数CT成像方法对工作面进行成像,以圈定工作面内煤层厚度变化区域及其他构造异常。经回采验证,槽波探测圈定的煤层厚度变化区域重合度较高,断层位置解释准确。结果表明,透射槽波适用于开滦矿区的煤层厚度变化探查,探查结果为下一步工作面的安全回采提供了地质依据。

透射槽波探测煤矿陷落的方法及应用

在分析陷落柱危害的基础上,系统介绍了透射槽波探测的方法及透射槽波数据的采集方式,结合实际问题阐述了透射槽波探测陷落柱数据处理中的几项关键技术,最后,结合山西某矿1201工作面陷落柱探测成果的探采对比研究表明,基于透射槽波的陷落柱CT成像技术能够解释煤矿陷落柱位置,透射槽波技术是煤矿工作面内部陷落柱的有效方法。

密度大与规模小陷落柱工作面透射槽波探测应用

山西某矿工作面内小陷落柱较为发育,且密度较大,极易在回采前被漏测,抑制了工作面的正常回采,给矿井安全生产带来潜在威胁。利用具有较高的射线覆盖次数,多方位的射线观测方式的透射槽波方法进行探测,并采用CT成像技术解释。结果表明:透射槽波可以比较准确地探测工作面内陷落柱的边界和位置。

透射槽波勘探在矿井小型构造探测中的应用研究

为查明某矿1302工作面内断层等隐伏地质构造的发育情况,确保工作面安全生产,提高开采效率,实现矿井小型构造的精准探测,依据透射槽波勘探的方法原理,通过对该矿1302工作面的实际踏勘,分析相关地质资料后设计合理的观测系统,对该工作面的隐伏地质构造进行探测。结果表明,透射槽波能量层析成像结果可以较精准地反映构造异常在该工作面的延伸发育情况,且回采验证标记异常的区域和实际揭露断层走向基本一致。对工作面内部发育的小型构造,可以通过透射槽波探测技术,布置合理的观测系统,探测出工作面内部隐伏地质构造的发育情况,为精准地了解断层的赋存状况提供依据。

薄互煤层中透射槽波探测断层的正演模拟

为了研究西南地区矿井薄互煤层中透射槽波探测断层的可行性,选择具有代表性的攀枝花煤业集团某矿为研究对象,根据实际地质资料建立不含夹矸、含3层夹矸、含3层夹矸和断层的3个薄互煤层的地质模型,通过三维弹性波正演模拟分析槽波的波场特征和频散特征,总结振幅衰减系数成像在薄互煤层中槽波探测断层发育位置及延展方向的有效性;并结合实际应用,探讨了透射槽波在薄互煤层中的传播速度及频散特征,以及断层、夹矸对槽波传播的影响。结果表明:薄互煤层中透射槽波探测,断层在影响薄互煤层槽波传播中占主导作用;0.5 m以下夹矸对槽波的发育和能量成像影响不大;在煤厚相同的情况下,含夹矸层状模型相比不含夹矸层状模型的槽波主频低,槽波对煤厚2 m、夹矸厚度0.5 m以下的薄互煤层能够进行比较准确的探测。透射槽波可在薄互煤层中探测断距大于1/2煤厚的断层位置、走向及延展长度,可为西南地区薄互煤层中构造探查提供参考。

透射槽波能量衰减系数在煤层厚度变化探测中的应用

透射槽波穿过煤厚变薄区时能量衰减明显,因此可以利用槽波能量衰减成像技术对煤层厚度变化进行探查。利用透射槽波能量衰减成像技术在内蒙古某矿对煤层厚度变化进行探测,通过分析能量衰减系数与巷道揭露煤厚相关性,得到煤层冲刷边界对应能量衰减系数值为0.12,2 m煤厚对应能量衰减系数值为0.56,并由线及面预测了煤层冲刷边界及2 m煤厚范围。经回采验证槽波解释成果与实际范围基本一致,取得较为理想的应用效果。

基于透射槽波多波场煤层隐伏构造探测研究

为解决煤层中隐伏构造对安全回采的严重影响,采用透射法槽波勘探对工作面“透射扫描”,其透射勘探数据具有分辨率清、波场明显及数据量大的优势。对大量数据进行分析与预处理后,利用层析成像技术绘制地震波速度场,据波速与煤厚负相关关系把速度场转化为煤厚变化场,结合直达纵波的波场特征,综合解译测区内隐伏构造的发育情况。以此指导煤矿高效回采,提升经济效益,并消除一定的安全隐患。

透射槽波方法在中厚煤层隐伏小断层探测中的应用

为了准确有效地探测隐伏构造,确保工作面安全回采,避免地质灾害的发生,店坪煤矿9-206工作面应用透视槽波地震技术,分析槽波原理、施测方法以及在围岩透射中的不同衰减特点,采取特殊的计算方法CT成像,查明9-206工作面隐伏构造的位态,确定发育落差为2.5 m的小断层,最终在推采过程中实际揭露一落差为2.3 m的正断层,验证了本次槽波探测的有效性。

透射槽波法在王家岭煤矿中的应用

王家岭煤矿开展了一次透射槽波探测,利用单炮、频散及CT成像等处理解释方法,对巷道揭露断层在工作面内的发育情况进行了探测,取得了良好的效果。

透射槽波探测技术在福城矿业的应用

工作面内断层发育不仅严重影响了煤炭资源的高效回采,而且给煤矿安全生产带来了潜在威胁。本文在介绍槽波探测技术理论的基础上,采用射线模拟方法对槽波探测工作面内部的射线密度进行了研究,证明了透射槽波探测构造发育情况的可行性。最后采用透射槽波对1905N工作面进行了探测,查明了工作面断层发育情况。透射槽波探测技术能够有效探查工作面内部的断层发育,为矿井安全开采提供有效技术支撑。

透射槽波在油页岩中探测断层的应用

槽波是形成于岩-煤-岩中的一种导波,槽波技术经过多年发展,现已成为煤矿井下探测各种地质异常体最有效的手段之一,服务于煤矿的安全生产。油页岩是一种沉积岩,含可燃有机质,属于高灰分的腐泥煤,油页岩的开采跟煤层一样,同样受断层的影响。在采用槽波方法探测甘肃某矿油页岩层中断层的基础上,通过综合分析、定性解释,结合打钻与回采验证情况,得出槽波在油页岩层中发育较好,能够较准确地探测断距大于1/2煤厚的断层。

基于透射槽波的采煤工作面陷落柱探测模拟研究

煤层中陷落柱严重影响采煤作业,会引起突水、瓦斯突出等安全事故,为此,基于物理模拟技术,根据煤层陷落柱的结构、物性参数以及声学特性特点,选择了煤粉、石膏、水泥为原料,设计并制作了"岩-煤(含陷落柱)-岩"3层煤层物理模型来模拟。根据物理模拟的相似原理,选择合适的声波频率,以可控频率振幅和可选子波的声波发射仪激发振动模拟槽波激发震源,利用透射法在煤层物理模型中采集槽波数据,模拟采煤工作面内陷落柱槽波探测装置,研究采煤工作面内陷落柱的透射槽波探测方法。利用实验透射槽波数据,计算出各通道的振幅能量衰减系数,利用槽波数据波形分析波速,使用平滑伪魏格纳威利分布(SPWVD)时频分析方法,最终确定陷落柱的存在位置。结果表明:对透射槽波的速度分析,利用SPWVD分析透射槽波能量特征,根据槽波最大振幅衰减系数,可以有效识别采煤工作面内的陷落柱。