基于地球物理技术的南天山榆树岭煤矿采空区探测

煤矿采空区的存在直接威胁到矿井的安全高效生产,必须对采空区范围进行探测。现有的采空区探测方法有工程地质法、地球物理法、钻探法等多种,但采用单一方法存在多解性和不确定性。在采空区地球物理特征研究的基础上,开展了采空区平面范围预测关键技术研究,提出了工程地质测绘、地球物理勘探和工程地质钻探相结合的综合预测方法:首先通过工程地质测绘圈定采空区的大致范围,然后利用瞬变电磁法进一步描述采空区分布,应用浅层三维地震资料精细刻画采空区分布,最后通过工程钻探检验地震刻画的采空区边界。将该方法应用于榆树岭煤矿采空区平面范围探测,在下5煤层共探测采空区两处,提高了采空区探测的准确性和可靠性,证明该方法可在煤矿开采工程中推广应用。

3D主动源地震折射/反射联合快速波前成像研究

基于深地震测深震相记录特征及最新发展起来的快速波前追踪方法,利用理论合成的3D主动源地震折射/反射数据,对强速度对比及复杂Moho结构的重建进行数值模拟计算。结果表明,折射震相Pg对上地壳细结构有较高的分辨,宽角反射震相PmP可较好地约束中下地壳及Moho界面的细结构特征,但对浅部结构的分辨力较差,折射和反射地震的联合成像可有效恢复深浅部3D空间的强速度对比结构及Moho界面形态特征。

三维局部场地地震波散射问题谱元并行模拟方法

针对平面波入射下三维局部场地的波动散射问题,利用解析法实现了考虑非均匀分布谱元节点的自由场计算,将其作为谱元波动数值模拟的输入波场.利用高阶谱元方法模拟内域节点的运动,采用多次透射边界(MTF)模拟边界节点的运动,同时基于消息传递接口(MPI)技术完成跨节点的并行计算,进而实现基于谱元法的三维散射波动问题并行模拟,最后基于典型数值算例验证了方法的精度及稳定性表现.结果表明:本方法对于不同偏振方向入射体波下的局部场地三维散射问题均具有较高的模拟精度.直至3阶MTF,在满足内域计算稳定的前提下,取MTF人工波速接近介质剪切波速即可实现长持时稳定计算,而无需其他消除高频振荡的附加措施.取较小的消飘因子即可消除MTF的低频飘移失稳且基本不影响模拟精度.本方法在平面波入射下区域性三维地震动数值模拟分析中具有较好的应用前景.

鄂尔多斯盆地东部奥陶系古沟槽三维地震识别方法

鄂尔多斯盆地东部下奥陶统风化壳为该区下古生界气藏的主力储层,勘探表明该气藏严格受古岩溶尤其是古沟槽的控制。前人用印模法识别沟槽,预测精度相对较低。采用新的三维地震古地貌研究方法,对富县区块的风化壳沟槽进行了识别。应用本方法不仅识别出了较大的主沟槽,而且还预测出了次级分支沟槽。预测结果为区内下古生界井位部署提供了依据,并提出了一套古沟槽三维地震识别的新方法。

瞬变电磁法在煤矿采区水文勘探中的应用

煤矿开采中最重要的地质任务是探测采区内小构造的分布及其含(导)水性,采区三维地震勘探主要用于探测地质构造,而电法勘探则用于含水构造的探测.本文结合实例介绍了应用瞬变电磁法并结合三维地震进行煤矿采区水文勘探的基本原理、野外施工技术及资料处理解释方法.实际应用表明,瞬变电磁法与地震勘探的综合水文勘探降低了物探资料多解性问题,大大提高了勘探精度,可为煤矿防治水工作提供可靠的水文地质资料.

采空区地球物理勘探技术方法

采空区给人类生产生活带来严重危害,采空区的探测已成为重要研究课题。笔者介绍了采空区的地球物理特征,结合工程实例对采空区探测的物探方法(电法、地震、放射性)进行叙述,探讨了三种采空区地球物理探测方法研究现状和存在问题以及今后的研究发展方向。

芦山震区地壳三维P波速度精细结构及地震重定位研究

联合芦山地震序列5285个地震的50711条P波初至绝对到时数据及7294691条高质量的相对到时数据,利用双差地震层析成像方法联合反演了芦山震源区高分辨率的三维P波速度精细结构及5115个地震震源参数.反演结果表明,芦山主震震中为30.28°N,103.98°E,震源深度为16.38km,主震南西段余震扩展长度约23km,余震前缘倾角较和缓,主震北东段余震扩展长度约12km,余震前缘呈铲形,倾角较陡.芦山震源区P波三维速度结构表现出明显的横向不均匀性,近地表处的P波速度异常与地形起伏及地质构造密切相关:宝兴杂岩对应明显的高速异常,此异常由地表延伸到地下15km深度附近,而中新生代岩石表现为低速异常;大兴附近区域亦显示出小范围的大幅度高速异常,宝兴高速异常与大兴高速异常在10km深度附近相连,进而增加了芦山震源区的高低速异常对比幅度.在芦山主震的南西、北东两段速度结构存在着较大差异,芦山主震在水平向位于宝兴及大兴高速异常所包围的低速异常的前缘.主震南西段余震主要发生在倾向北西的高低速异常转换带上并靠近低速一侧,其下盘为低速异常,上盘为高速异常.而芦山主震北东段的余震主要分布在宝兴高速体与大兴高速体之间,主发震层向北西倾斜,主发震层上方的宝兴高速异常下边界出现一条南东倾向的反冲地震带,两地震带呈"y"型分布.

三维地震勘探技术的发展方向

简述三维勘探技术意义,三维地震与二维地震的比较,从野外数据采集、室内地震资料处理、地震资料的解释、利用三维资料认识地下构造,阐述了三维地震可能的发展方向。

黄土塬梁峁区三维地震采集方法研究

针对黄土塬梁峁区复杂地形及特殊的浅层地震地质条件,以鄂尔多斯盆地南缘陇东黄土高原彬长矿区DFS煤矿首采区为研究区,提出了一种规则束状接收不规则沟中激发的三维地震采集方法。即依据区内地震地质模型,按照三维地震观测系统设计原则,使用地震采集软件进行人机对话,并通过映像区分析等手段,考察炮点、检波点设计和修改时对反射区的影响程度,来确定最佳的炮检点分布。DFS煤矿首采区的三维地震勘探成果表明,该方法得到的三维地震数据体信噪比较高,其解释的地质构造位置、规模准确,反映清晰。根据勘探成果,建议矿方修改工作面,经采掘验证真实可靠,可见规则束状接收不规则沟中激发是黄土塬梁峁区复杂地形条件下行之有效的勘探方法。

砂岩型铀矿勘探的浅层三维地震资料针对性处理方法

为了提高砂岩型铀矿勘探浅层三维地震资料处理效果,分析了浅层三维地震资料处理存在的问题及难点,并制定一系列针对性处理对策:精细模型法静校正、近地表吸收补偿、串联反褶积、叠前数据规则化和叠后拓频处理。实际数据测试表明,这些针对性对策使得成果数据的主频和频宽均提高50%±,同时信噪比和分辨率均有很大幅度提高。

董箐混凝土面板堆石坝地震响应特性研究

针对董箐混凝土面板堆石坝的抗震安全性要求,采用三维非线性动力有限元方法,考虑堆石料的动力非线性及地震时坝体动水压力作用,采用等效线性模型求解坝体的地震反应,获得了该坝在EI-Centro地震波作用下及峰值加速度时坝体和面板的加速度反应、位移反应、应力反应、垂直缝与周边缝位移反应及坝体地震残余变形等地震动力反应特性,揭示了董箐面板堆石坝的地震反应规律与特点,分析了坝体的抗震安全性,论证了设计方案的合理性。

煤层工作面内陷落柱综合物探探查

煤层工作面内陷落柱与煤层之间具有显著的电阻率、波速和密度差异,适宜于采用无线电波透视法和震波透视CT法来探测煤层工作面内陷落柱的边界范围;陷落柱体通常裂隙发育,与围岩相比较,其富水陷落柱为相对低电阻率值范围,而不富水陷落柱则为相对高电阻率值范围,因此,可利用煤层底板三维电法来探查底板陷落柱富水性。谢桥矿13218工作面1#陷落柱的探测表明,该陷落柱范围具有较高的电磁波吸收系数特征和相对较高的纵波波速特征;工作面底板陷落柱向下范围为相对高电阻率值特征,为不富水陷落柱。该综合物探探测结果与实际验证资料基本吻合,有效地指导了本煤层工作面开采及底板煤层工作面的开采设计与施工。

旁孔透射波法检测既有建筑物桩基的三维有限元分析

介绍了旁孔透射波法的原理和测试步骤,对这种无损检测方法在既有建筑物桩基础检测中的应用进行了三维有限元分析。建立了三维桩-土模型并计算动力响应,分别给出了饱和土、非饱和土地基中完整桩和缺陷桩的旁孔透射波信号,并分析了P波时间-深度特征与桩身的相关性。研究表明,旁孔透射波法具有简单易行、无损等优点,可以有效地检测既有建筑物的基础。

云南小湾水库蓄水后P波速度结构的双差地震层析成像研究

联合小湾水库库区及其附近11249个地震的P波绝对到时、相对到时数据,利用双差地震层析成像方法反演得到小湾水库蓄水后2008年12月16日～2011年6月30日和2011年7月1日～2016年12月31日2个时间段内库区及其附近的地震重定位结果和三维P波速度结构。结果表明,蓄水后黑惠江段和小湾水库回水澜沧江段地震的增多与水库蓄水有关。由于水体渗透导致孔隙压变化,并随着时间的推移孔隙压变化朝着更深的部位扩散,地震震源深度也随之向深部扩散,进而导致介质变化和P波速度降低。蓄水回水至澜沧江保山段后该区域地震增多,P波速度下降,库水渗透作用为主控因素,该区域地下一定深度的地质构造有利于库水的快速渗透。初步判定2015年10月30日云南昌宁M_S5.1地震余震序列是与蓄水有关的柯街断裂上的构造地震。同时,也存在着与蓄水相关性不大的属于构造地震的活动,如云南施甸一带历来地震多发,施甸2010年6月1日M_L4.8、2012年9月11日M_S4.7地震序列均属于构造地震,与水库蓄水无关。

地下空间地籍调查三维地震勘探技术应用研究

地下空间是城市发展中土地资源综合利用的重要途径,准确掌握地下空间利用现状对城市地下地籍调查和权属认定意义重大。地下空间情况复杂,地球物理探测面临诸多现实难题。通常布置二维剖面只能对地下空间进行"拼凑式"成像,无法整体刻画地下空间。三维地震技术以全方位获取反射信号,能准确对目标对象予以成像,但目前尚无应用于城市地下地籍调查的实践。结合专题研究,以小块体、浅层采集等方法,以实现该技术在地下空间调查中的应用。通过具体实验,初步形成了实施技术方案,并对应用效果与存在问题进行了分析。

虚谱法三维地震波动方程正演模拟

虚谱法三维地震正演模拟通过有限空间数据的傅立叶变换解波动方程的空间导数，用二阶中心差商解波动方程中的时间偏导数进行地震正演模拟。给出了一个简单三维倾斜界面模型点震源沿走向和倾向的炮集记录，并给出楔状体模型沿走向和倾向的零炮检距记录。模拟结果表明，该算法应用于三维地震正演模拟是可行的。

广州地铁二号线EPB盾构隧道研究综述

本文在分析、总结国内外相关文献和材料的基础上 ,结合广州地铁二号线首期工程 ,着重分析了盾构隧道掘进机的选型 ;盾构隧道衬砌接头刚度的确定和优化设计 ;盾构隧道衬砌结构的抗震设计分析 ;土压平衡 (EPB)盾构隧道工程信息化施工现场监测技术 ;EPB盾构隧道动态施工全过程三维有限元模拟等急需解决的问题 。

矿震对建筑物影响三维有限元分析

通过数值模拟来研究矿震对建筑物作用的方法,根据抚顺老虎台矿区的矿震情况,选取抚顺市区一幢七层砖混结构住宅为研究对象,应用大型通用有限元分析软件ADINA建立了该结构的三维模型,并模拟了矿震对结构的影响,进行动力分析,求解得出各层层间位移,并将模拟值与现场获得的震害监测值进行了比较,两者吻合较好,验证了此种方法用来模拟矿震作用的可行性和准确性,对进一步研究矿震对建筑物的影响具有一定的参考价值。

综合物探技术在山西某整合矿井的应用

山西某整合矿井地表条件复杂,目的层埋深变化大,部分区段煤层埋藏较浅,且有采空区存在,为解决该矿地质构造、采空区范围及其富水性以及影响煤层开采的其它水文地质问题,采用三维地震勘探与瞬变电磁法、直流电测深法相结合的综合物探技术。利用三维地震勘探解决目的层赋存形态及其地质构造问题;再利用瞬变电磁法进行平面控制,以使平面及深度解释误差达到勘探要求;应用直流电测深法及瞬变电磁进行勘探,在正反演解释的基础上对其资料综合分析、对比,并结合三维地震资料,确定地质构造的富水及导水性,取得了较好勘探效果。

基于三维地震映像法的地铁盾构区间孤石勘探及其应用

球状或块状花岗岩不均匀风化残留的风化核(俗称"孤石")在我国南方沿海城市普遍发育。"孤石"经常导致盾构刀盘卡住及损坏,且可能引起地表的隆起等问题,因此在盾构施工前对"孤石"进行探测便于提前处理,是地铁工程勘察的难题。孤石与周围土层波阻抗不同的特点为地震映像法在孤石勘探中的应用提供了理论依据。本文首先介绍三维地震映像法的基本工作原理及方法;其次,建立含有孤石的三维地层模型,模拟三维地层中的地震映像法试验,研究不同位置测线的波形剖面图规律,结果表明:当测线在孤石投影区域内的时候,会产生明显的反射波和绕射波,可清晰观察到孤石的存在,经过数据处理后可确定孤石平面性状及埋深;最后,利用该方法对厦门地铁盾构区间的孤石进行勘探,当发现波形异常,揭示反射频率明显变低、振幅增强、有震荡现象和类似于短弧形的同相轴时,可判断为地下孤石。通过对比勘探结果与钻孔资料,验证了该方法的可靠性。本文提出了地铁孤石的探测及三维成像方法,供类似地区进行地质勘探借鉴。