煤矿方向随掘超前探测在可持续采矿中的应用研究

本研究深入探讨了煤矿方向随掘超前探测系统在可持续采矿中的关键应用领域。通过结合地质雷达技术和电磁波探测技术,该系统为煤矿开采中的地质灾害预防、水资源保护以及安全生产等方面提供了先进的解决方案。在地质灾害预防方面,地质雷达技术实现了对岩层裂缝和滑坡等潜在威胁的高效识别与实时预警。电磁波探测技术的应用在水资源保护中得以体现,通过测定地层的含水性,系统精准掌握水文地质信息,为合理规划水资源提供科学支持。在安全生产方面,雷达技术提供了准确的工人通道和安全通道,电磁波探测技术监测地下空洞,为设备的安全运行提供科学依据。这一研究为超前探测技术在矿业领域的应用提供了理论与实践指导,对于推动煤矿可持续采矿的发展具有重要的实用意义。

基于先进传感技术的煤矿方向随掘超前探测系统设计与优化

本研究聚焦于基于先进传感技术的煤矿方向随掘超前探测系统,主要关注系统架构设计、算法调优和硬件优化。系统架构方面,激光测距传感器、声波传感器和热成像传感器被整合,通过合理布局确保全面覆盖地下隧道。算法调优阶段采用并行计算、硬件加速器和滤波算法,提高系统实时性和数据准确性。硬件优化方面,传感器性能得到提升,引入TOF激光测距技术、宽频带声波发射技术和高分辨率红外摄像头。能耗优化通过低功耗芯片和通信协议实现,确保系统在地下环境中长时间稳定运行。本研究旨在为煤矿探测系统的技术创新提供具体指导,以满足对实时性、准确性和可靠性的严格需求,为煤矿工业提供更安全、高效的技术支持。

新型煤矿巷道随掘超前探测方法研究

本文提出了新型煤矿巷道随掘超前探测方法,为实现巷道掘进和超前探测并行作业提供了可行思路。首先,提出随掘超前探测方案,将掘进机的截割头作为随掘场源,融合物探方法与掘进主体;然后,构建随掘超前探测理论模型并获取测点电位变化规律,与有限元计算结果比对,验证了测点电位数值计算方法的准确性与可行性;最后,确定随掘场源的分流规则,以正常地质体作为参照,对比研究随掘过程中低阻和高阻两类不同异常体的视电阻率演化规律,当场源越接近低阻含水带,视电阻率均值降幅从5.40%提高至29.80%,越接近高阻断层,视电阻率均值增幅从7.12%提高至35.53%,水箱模拟实验表明,所提煤矿巷道随掘超前探测方法可实时、连续探测掘进工作面前方地质状况。

随掘超前探测技术在掘进巷道中的应用

在巷道工作面掘进施工过程中,常常会遇到各种异常地质状况,为保障矿井工作面掘进安全,必须查明巷道前方地质异常体的位置、影响程度和影响范围。以黄陵一号煤矿626回风顺槽随掘超前探测为例,简述了随掘超前探测技术的基本原理、施工方法以及布置方式,探讨了该技术在探测巷道前方异常体中的应用。该技术利用掘进机截割煤壁时所诱发的震动作为被动地震震源,随着迎头的推进,迁移监测台站,达到对工作面前方100 m范围的实时监测,实现对掘进前方内部静态地质异常体的精细探测以及突出危险区等动态灾变条件的监测预警。通过钻探及后期巷道实际揭露资料,验证了该方法的有效性,该方法能提前为井下工作面掘进透明地质探查提供可靠依据,为安全施工提供有力保障,对矿井巷道超前探测具有一定的推广意义。

随掘连续超前探测异常体辨识成像研究

本文提出了一种新型随掘连续超前探测异常体辨识成像方法,有效解决了固定场源超前探测单次成像准确度差的问题,为巷道掘进与超前探测并行作业提供有力支撑。首先,构建了随掘连续超前探测异常体辨识成像理论模型;然后,对异常体辨识成像效果及成像准确度提高方法进行研究,在可有效辨识前方异常几何体形态的基础上,通过扩大随掘里程、加快电位采集频率和增加电位测点数量,将电导率均方误差分别从0.273降至0.156、0.173降至0.153、0.183降至0.167,成像准确度逐渐增高;最后,分析了随掘场源前方不同类型、形状异常体成像效果,构建泥槽实验系统并进行了成像效果对比实验,验证了本方法的有效性。

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。

突出煤层巷道随掘超前探测技术研究

突出煤层巷道在掘进过程中,会产生非常多的地震波信号,包含了丰富的瓦斯包信息。基于地震波运动学原理,优化和改进突出煤层巷道随掘超前探测系统,以获取丰富的地震波信号。通过建立不良地质体瓦斯包与突出煤层巷道随掘过程中地震波信号之间的地球物理特征响应规律,分析、研究综掘机割煤过程中剪切作业产生的回波信号、煤岩体破裂信号特征,提出了突出煤层巷道随掘超前预报技术,并以寺家庄煤矿15110工作面为例进行分析,结果显示巷道随掘超前探测结果与现场测量情况吻合。

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。