随采地震井–地联合超前探测的试验研究

为了对煤矿巷道掘进前方上覆地层的地质异常进行实时超前探测,提出了利用采掘机械为震源、在震源附近布设参考道、在地面接收其透射地震波的井-地联合随采地震方法。在某矿利用采煤机做震源进行了试验,并将试验结果与同一矿井相邻工作面某掘进巷道井下放炮、地面接收的数据做了对比。结果表明:采煤机震源的数据与炸药震源的数据,纵波初至均清晰可辨,能量都较强,横波能量团的可辨识度比较接近。这说明在采掘机械附近布设检波器采集源场信号,在地表布设测线接收透射地震波,能获得与放炮震源相似的地震记录。该技术可用来监视上覆地层在采动过程中的变化,且有潜力实现监控级地震超前勘探。      

基于StarFix XP高程数据的潮汐校正在海洋地震资料中的应用

海洋地震勘探中,潮汐对地震资料的质量影响较大,潮汐严重时会严重影响地震资料成像效果。获取海洋地震勘探的准确潮汐值并进行潮汐校正是海洋地震资料处理中重要的一个环节。在潮汐值的获取上,以前利用水深求取潮汐值或者利用水文站的历史潮汐数据预测潮汐值,但这两种方法取得的潮汐值精度较低。在中国南海某工区进行的三维地震资料采集和处理中,通过对StarFix XP定位系统提供的实时测量高程数据,进行高程转换、信号处理求出地震资料采集过程中实时的潮汐值,并利用该潮汐数据在Echos地震资料处理系统下,开发了潮汐处理模块对地震资料进行潮汐校正处理,经过实时潮汐校正处理后,地震资料的质量改善明显,地震资料的浅层分辨率和信噪比得到显著提高,同时减轻了"采集脚印"的影响,提高了资料的成像效果。     

基于分段波形互相关的井下随采地震数据成像

随采地震勘探是以采煤机为震源的被动地震探测技术，由于采煤机是不断移动的、且其激发的是一种连续信号，因此常规数据处理方法无法直接应用。提出分段波形互相关方法，通过将采煤机产生的数据分段，采用互相关方法提取有效信号的走时，然后利用速度层析成像方法对工作面内部和切眼前方进行速度成像。利用波动方程对含异常体的工作面模型进行随采地震数值模拟，反演得到的成像结果和速度模型基本吻合；实际随采地震数据测试中，利用该方法对采煤机震源数据反演得到采动过程中地震波传播速度的成像结果，实现了对工作面内应力异常变化区域的实时动态监测。研究结果表明:基于分段互相关成像方法能解决采煤机震源信号处理问题，满足随采地震勘探技术实时性和稳定性的要求。      

煤矿井下随采地震探测技术发展综述

煤矿井下地震勘探的炸药震源受火工品管控影响大,且无法实现煤矿开采动力地质灾害的监测预警;随采地震是以采煤机为震源的地震探测新技术。本文回顾了国内外随采地震技术的研究现状,介绍了随采地震的方法原理和独特优势,并开展了一些先导性的试验研究利用。结果表明:采煤机震源具有激发能量强、频带宽、安全绿色经济、可重复等特点,可以作为随采地震探测的被动震源;采煤机震源与炸药震源的地震炮集记录接近,后者单炮信噪比相对较高;随采地震数值模拟、大数据动态处理等关键技术急需协同攻关。尽管随采地震尚处于试验研究阶段,但是它将成为未来透明工作面三维动态地质建模、开采动力地质灾害监测预警等重要手段,代表了今后煤矿智能探测技术的发展方向。      

基于OMP算法五维数据规则化技术

数据规则化技术是地震资料处理中的重要技术,它对改善地震数据的面元属性、提高地震资料的信噪比和成像质量有很大的优势。基于OMP算法五维数据规则化技术能综合利用三维地震数据的"纵向、横向、时间、偏移距、方位角"五个维度的信息,利用基于正交匹配追踪算法(OMP)实现数据规则化。与常规数据规则化方法相比,该方法规则化和插值更精确,解决了连片偏移处理中块与块之间覆盖次数不均造成的能量不均和偏移画弧问题。该技术在塔北隆起LG地震工区得到成功应用,新资料清楚地刻画出了奥陶系碳酸盐岩的潜山面,并能够更加准确地识别出奥陶系内幕孔洞型"串珠"储层特征。     

折射初至同相轴自动拾取

在折射波的处理、解释，以及地震反射波勘探的折射静校中，都是以折射初至的资料为基础的。因而折射初至的拾取方法和质量直接影响到最终的效果，而人工拾取需要大量的工作量，所以研究自动拾取方法是十分必要的。对实际资料进行试验后，我们发现，在某些地区波的初至特征有较大的变化，或干扰较严重，用目前所发表的自动拾取方法［１］，或常用的相关法，拾取的初至都不够准确。本文提出一种“同极性能量比值法”，取得了好的效果，该方法不但对初至波敏感，而且抗干扰能力较强，因而它能适应复杂地区的情况。本文最后给出了用该方法对某地区实际地震记录中相邻６炮的初至拾取结果的例子。     

孔—巷联合随采地震相关时差层析成像

煤矿井下回采工作面随采地震技术将采煤机作为震源,实现了动态精准、绿色智能探测的技术构想,可用于工作面内部静态地质异常体与开采动力地质灾害的超前探测。针对常规随采地震观测系统存在的成像盲区问题,提出孔–巷联合的随采地震观测系统设计方案,有效提高成像范围;基于地震干涉原理,采用频率域相关算法,对随采地震信号进行脉冲化处理,获得随采地震等效炮集;为解决随采地震CT层析成像中绝对走时难以获取的问题,提出直接利用相关时差进行CT层析成像的方法,求解过程中无需计算发震时刻,降低对初始速度的依赖。理论模型和实际资料测试结果表明:孔–巷联合观测系统有效扩大了成像范围;基于相关时差的随采地震层析成像方法可以对工作面内部进行速度成像,实现对静态地质异常体的探测;利用随采地震连续监测、动态成像的特点,还可实现对工作面内由于采动引起的应力集中区的实时动态监测,对工作面安全监测更有意义。      

一种基于图像学的地震层位自动追踪方法

构造复杂地区地震数据受信噪比低、噪声干扰等影响,层位追踪结果精度不高,为解决该问题,提出了一种适用于低信噪比,同相轴不稳定的基于图像学的地震层位自动追踪方法。该方法首先采用图像学的全变分方法对地震数据进行保护边缘的降噪处理,然后采用基于相似系数的相干图像处理技术对地震剖面进行计算获得相干剖面,同时提取出构造的倾角,接着对同相轴进行自动追踪,程序中采用链式结构存储数据,便于检通过实际数据测试,该方法能有效去除噪声,增强同相轴连续性,提高自动追踪效果。     

基于地震干涉的回采工作面随采地震成像方法

煤矿安全生产迫切需要能够对工作面进行实时探测的方法,随采地震成像方法是一个有效解决途径。基于采煤机地震信号特征的分析,研究对比了3种随采地震信号干涉方法的适用性,利用贝叶斯反演提出了工作面的随采地震槽波层析成像方法。结果表明:采用反褶积干涉或互相干干涉,皆能有效压缩震源的子波,得到比互相关干涉更宽频谱的炮集;利用二次干涉方法,有助于获得更高精度的到时与层析成像结果。该方法能够实现煤矿井下回采工作面的随采地震实时成像,及时发现速度随时间变化的危险区域,对工作面地质灾害做出预警。      

综采工作面随采地震的采煤机震源模拟

为了分析以采煤机作为震源接收到的随采地震数据的波场特征,从正演模拟的角度出发,通过将采煤机截割方式及滚筒的受力情况转换为震源力函数的形式,以不同时间不同位置的荷载分布作为震源对波动方程进行加载,采用高阶交错网格有限差分法对波动方程进行求解,得到正演单炮数据。最终,数值模拟得到的随采地震数据显示出,采煤机震源激发的波场中,横波能量占据主导地位,纵波能量较小,且在高频数据中,y分量上有明显的槽波存在,其极化特征显示出该槽波为Love型槽波。最终,模拟数据与实际采集的y分量数据对比表明,二者在波场成分及分布方面具有较高的相似性。      

综放工作面上覆老空积水探放技术

杨村煤矿D13171综放工作面上覆的中13201工作面采空区存有大量的老空水,给工作面的回采带来了极大的危害。分析认为,老空水的主要来源一是13201工作面上部的新近系及古近系泥灰含水层的下渗补给,二是工作面回采后,为防止采空区煤层自燃,向老空区注入的灭火灌浆水;估算老空水的水量约为16000m3。利用ZYG-650型矿用钻机对采空区积水进行了探放,探放水结果显示,所施工的4个钻孔的累计放水量为14800m3,工作面回采期间两个验证孔已探到老空区积水的最低位置,钻孔无流水,说明老空水已彻底排干,从而解除了对工作面的威胁,保证了矿井的安全高效生产。     

陈家山煤矿采面瓦斯涌出量影响因素及建模预测

工作面瓦斯涌出量是采面通风设计及制定采面瓦斯防治措施的主要依据。在收集陈家山煤矿大量瓦斯地质资料基础上,分析了矿井主采4-2号煤层采面瓦斯涌出规律及其影响因素,研究认为,采面瓦斯涌出量为矿井主要瓦斯来源,其涌出量与煤层埋藏深度、煤层瓦斯含量、顶板含油气小街砂岩厚度及工作面日产量等主要控制因素呈正相关关系;采用数学建模方法建立了采面瓦斯涌出量预测模型,编制了采面瓦斯涌出量预测图,结果显示4-2号煤层采面绝对瓦斯涌出量总体呈现出由井田浅部向中部迅速增大,再由中部到深部逐渐减少的变化趋势。     

缓倾斜地层顶板离层水对综采工作面的危害及防治探讨

以重庆松藻矿区在打通的一综采工作面缓倾斜地层中掘进时发生的两次顶板水灾为例,对其顶板突水原因进行了探讨。通过分析该矿区的矿井地质及水文地质条件,认为矿井充水水源为上覆地层的离层水。该矿井的M7-3煤层开采后,导水裂隙切穿了上覆地层长兴组灰岩,贯通了玉龙山一段灰岩隔水层,进入玉龙岩二段岩溶裂隙含水层。由于含水层的上覆岩层在采掘过程中,因岩性差异发生不均衡沉降,形成了大量的离层空间。离层空间吸收、储存的大量地表降雨在采掘工作面推进到一定位置时,就会发生突水。据估算,S1821工作面上覆岩体离层、裂隙储水空间按三分之一计算为2.064×105m^2,与该工作面抢险救灾期间排出的涌水量基本吻合。根据该矿离层水的赋存特点,提出了保证排水系统畅通,加强采煤设备管理,提高采面设计水平的防治水对策。     

新集二矿1306工作面矿井涌水量研究与防治措施

根据新集二矿1306工作面地质与水文地质资料，以及邻近1307工作面开采的相关资料，开展了1306工作面煤层开采覆岩地质破坏特征与矿井涌水量预测的研究，获得了13-1煤层采动对顶板覆岩产生的变形及破坏状况，1306工作面开采时得预计涌水量。以此为依据，全面制定了1306工作面开采的综合防治水措施。     

厚砂砾含水层下特厚煤层综放开采防治水技术研究

水帘洞煤矿地表水系发育,煤系地层上覆的白垩系洛河组和宜君组巨厚层状砂砾岩含水层,含水丰富,对矿井的安全开采构成了威胁。在详细分析矿区顶板含水层特征、隔水层岩性组合特征及隔水性能基础上,采用比拟法计算了综放条件下顶板导水裂隙带发育高度,并用数值法研究了不同采宽条件下顶板导水裂缝带发育规律,预计了工作面涌水量,为评价煤矿综放条件下工作面安全回采可行性提供了科学的依据。     

高位瓦斯抽放钻孔在降低综采工作面瓦斯浓度中的应用

林南仓属于低瓦斯矿井,但存在高瓦斯区域。煤层和采空区是瓦斯的主要来源,尤以采空涌出量大,给煤矿生产和安全带来了极大隐患。通过在1129综采工作面风道施工高位瓦斯孔,把钻孔打到采空区一侧煤层顶板以上冒落裂隙带内,用钻孔进行瓦斯抽放,使采空内的瓦斯通过裂隙带沿钻孔抽出,有效降低综采工作面瓦斯浓度,保证综采工作面正常回采和安全生产。     

峰峰矿区九龙矿隐伏突水陷落柱治理实践

峰峰矿区九龙矿的隐伏突水陷落柱发育于奥陶系石灰岩含水地层,发育高度至石炭系大青灰岩、伏青灰岩。由于其发育范围小,又隐伏于可采煤层以下。一般勘探手段很难给予精确解释,导致矿井开采过程中发生突水灾害。通过对矿区隐伏突水陷落柱的治理工作实践,介绍了其探查及治理过程：按照”探治结合”的治理原则,首先采取对矿区工作面三维地震资料进行精细解释,然后以注浆钻孔定向钻探施工技术进行验证的方法,确定突水构造的类型和空间发育形态,进而实施注浆治理,达到堵截突水通道、保障矿井安全生产的目的。本方法的成功实践,为今后华北型煤矿突水灾害的治理工作提供了的范例。     

基于BP算法的煤层厚度预测技术应用研究

煤层厚度变化情况对煤矿综采工作面布设有很大的影响,查明煤层厚度的变化对煤矿开采有着极为重要的作用。依据厚度变化的非线性特点,运用三维地震数据的运动学、动力学特征,研究了煤层反射波不同类型属性信息与煤层厚度的相关性,通过非线性人工神经网络BP算法,建立了各属性与煤厚之间的人工神经网络模型,利用反向传播学习建立煤厚预测的神经网络。针对山西某矿201工作面的煤层厚度变化,通过BP人工神经网络进行了预测,经实际探采对比验证可知效果良好。该项研究也为今后通过三维地震资料预测煤层厚度提供了相关的经验。