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。      

随采地震数据质量定量评价

在采煤工作面布设了随采地震监测系统后,为了自动筛选实时不间断传输回地面的巨量地震数据,利用采煤机积极割煤时,各接收道收到的信号相关性强,反之则弱这一特点,提出了一种自动定量化评估随采地震数据质量的方法。对内蒙某矿随采地震数据进行了处理,结果证明该方法能有效识别出单道的相关能量峰,对数据质量定量评价的效果很好。利用此法筛选了贵州某矿随采地震监测数据,将优选数据叠加后,数据的信噪比得到了明显的改善,相关能量轴明显增强。该方法可从海量随采地震数据中快速筛选出高质量的数据,大幅缩减进一步处理的工作量,改善处理效果。      

超低排放燃煤电厂一次颗粒物和黑碳实时排放特征

燃煤电厂是大气一次污染物的重要排放源,其超低排放改造改变了大气颗粒物排放特征。为满足当前高时间分辨率排放清单构建的需要,燃煤电厂颗粒物实时排放质量浓度及关键组分比值亟需更新。本研究基于稀释通道采样系统,对某超低排放改造后的燃煤电厂开展实测,获得该燃煤电厂可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)、超细颗粒物(PM1.0)和黑碳(BC)的实时排放质量浓度,更新各污染物排放因子,分析PM1.0/PM2.5、PM2.5/PM10和BC/PM2.5质量浓度比值(文中以上比值均为质量浓度比值)日变化。结果表明,上述污染物排放平均质量浓度分别为(5.0±6.0)mg/m^3、(5.0±5.9)mg/m^3、(4.9±5.9)mg/m^3和(36.6±28.3)μg/m^3;对应的排放因子分别为0.03 kg/t、0.03 kg/t、0.03 kg/t和0.2 mg/kg。该燃煤电厂颗粒物排放质量浓度表现出明显的日间变化,高值时段(20:30至次日10:30)PM2.5平均质量浓度是低值时段(10:30~20:30)的12.2倍,推测可能与不同时段的污染控制措施效率变动有关。作为不完全燃烧的产物,黑碳排放高值时段(06:00~12:00和14:30~19:00)的质量浓度是低值时段(00:00~05:00)相应值的1.5~2.4倍,推测与煤的添加和锅炉燃烧效率有关。颗粒物及组分质量浓度的日变化在构建高时间分辨率排放清单时需予以考虑。本研究实测所得PM2.5/PM10和BC/PM2.5比值分别为1.00±0.01和0.03±0.04,均远高于清单编制技术手册中推荐的燃煤电厂相应比值0.3和0.002,采用现有清单编制技术手册的相应比值可能低估了燃煤电厂细颗粒物和黑碳排放,需引起重视。     

随掘地震实时超前探测系统的试验研究

煤矿智能化建设要求采用智能化地质探测技术在巷道掘进过程中实时完成掘进前方区域的探测和预报。基于在线式矿井地震监测分站构建的随掘地震实时探测系统能够在巷道掘进的同时,采集以掘进机震动为震源的随掘地震数据,通过光纤网络实时传输至地面服务器的数据库内。随掘地震数据处理软件从数据库中获取当前随掘数据,经过筛选、提取虚拟炮集和偏移成像等步骤对掘进前方和侧前方一定区域进行反射槽波成像。为验证系统性能和探测结果的有效性,在正开展掘进作业的山西榆树坡煤矿5106回风巷内安装随掘地震实时探测系统,对该巷道开展为期数个月的随掘跟踪探测试验,探测系统实时采集随掘地震数据并成像,随着掘进长度的增加,每日的探测结果不断显示5106工作面内存在一条隐伏断层,后期的反射槽波探测和钻探工作验证了该断层的存在。试验结果表明,随掘地震实时探测系统能够在掘进过程中不断利用掘进机激发的地震信号对巷道前方和侧前方区域成像,从而在不影响掘进施工的条件下,实现了巷道侧前方地质异常体的连续跟踪探测和实时监测,达到了智能掘进系统对地质探测能力的要求。      

煤矿井下地震勘探资料特殊处理方法及效果

与地面地震勘探相比,煤矿井下地震勘探具有较高的分辨率,但也存在一些特殊问题,如炮间时差即为其一,需要采取特殊处理手段加以解决。针对矿用雷管引起的各炮间时差问题,采用单炮初至时间回归预测分析方法校正激发时间不一致所带来的延迟时,并引入了地表一致性振幅校正及地表一致性反褶积技术,使得煤矿井下地震信号振幅、波形不一致的问题得到了较大的改善。实际资料处理效果表明:经过以上处理后,煤矿井下地震叠加剖面效果得到明显改善,为构造解释和岩性解释创造了条件。      

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。