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。      

北京西山地区地应力场特征及地质灾害关系研究

本文研究了北京西山地区现今构造应力场及因煤矿开采引起的岩爆和地面塌限两类地质灾害的特征。发现岩爆及地面塌陷严重的矿均处于高应力值区及拉应力区。认为岩爆和地面塌陷的生成条件和影响因素不尽相同，但它们都是因煤矿开采，围岩体应力平衡状态受到破坏而引起的。     

矿井分布式地震超前探测系统研究与应用

为探测掘进巷道前方地质构造，研制一套矿井分布式地震超前探测系统。系统基于地震波反射理论，通过检波器分布式接收或震源分布式激发确定地质异常体的位置。为了进一步提高煤矿采掘过程中构造的预测预报精度，采用分布式观测系统和孔中胶囊检波器进行数据采集以提高设备的灵敏度，通过负视速度原理排除侧帮和后方地质异常体的干扰，利用绕射共偏移算法优化数据反演成果。经过大量试验验证和归纳总结，该系统采用人工锤击震源可有效探测出前方70 m范围内的地质异常信息，采用人工炸药激发震源可有效探测出前方150~200 m范围内的地质异常信息。研究结果表明，矿井分布式地震超前探测系统通过从硬件到软件优化，可实现采掘过程中对地质构造的探测精度，并提高探测效率。      

RVSP方法正演模拟及在煤田采空区中的应用

为了提高煤田采空区的地震勘探精度,精准定位采空区边界。在传统VSP地震数据处理成像方法的基础上,通过正演模拟系统地研究了RVSP地震数据处理成像方法,并对采空区填充物及大小分别建立模型进行地震正演模拟数据分析,研究其成像特征。利用正演模拟研究成果,对某水务工程关键地段煤田采空区地震试验数据进行精细处理,并取得了理想的成像效果;形成了一套适合煤田采空区RVSP地震数据处理成像方法,对精准探测煤田采空区具有重要的实际意义。      

煤矿陷落柱地震层析成像试验

陷落柱是我国北方煤矿机械化综采的主要障碍之一,在综采前探明采区陷落柱的位置和分布具有重要意义。本文介绍用于探测煤矿陷落柱的地震层析成像方法,并利用物理模拟的资料作成像试验,证实应用地震层析成像方法可以准确地圈定煤矿中的陷落柱。     

综合地震勘探方法在陕北煤田采空区探测中的应用

基于陕北黄土塬煤层采空区地震勘探方法研究项目,在该类复杂地质背景和地震地质条件下进行了煤层采空区多种地震探测方法的应用。探测中依据不同的地震勘探方法原理,针对同一目标地质体,提取了识别其地震波场的响应特征:①在地震反射时间剖面上呈现反射波组中断缺失、不连续特征;②在折射层析速度剖面上反射为低速异常;③面波记录出现强能量基阶面波传播中止(波散),面波速度剖面呈现为低速异常,频散曲线发生畸变(呈"之"字型回折);④煤层采空区边界显现出散射波特征。这些地震波场特征在鄂尔多斯等地的煤层采空区探测中也已得到验证。陕北煤田采空区探测实例表明,采用综合地震勘探方法探测可有效解决单一方法的多解性问题,提高其成果的准确性和可靠性。     

Tomographic imaging of high seismic activities in underground island longwall face

Anomalous information identification is a key issue for seismic hazard prevention in underground mining. Velocity tomograms can image the stress redistribution around coal face and provide better understanding of strata failure mechanisms. In this paper, based on microseismic events recorded during mining operation, passive tomographic imagings have been presented to assess strong tremor hazard and locate high seismic activity zones around an island coal face under super-thick strata. The zones of high velocity or velocity gradient anomalies have been found to correlate well with the distribution of strong tremors, indicating that velocity tomography is feasible for seismic hazard assessment and risk region division in underground mining.     

结合实见构造对地震资料再解释

西山煤电集团公司自2001年至今已施工三维地震勘探面积22．8km^2,目前近1／3的采区已进行了井下采掘工程,验证其三维地震资料准确率在30％～55％之间。利用实见矿井地质构造资料对三维地震资料进行再解释,发现漏报、误报、错报地质构造的原因有多种：一是在资料处理时,使用剩余静校正等手段容易造成与小构造有关的煤层反射波异常特征弱化现象;二是三维地震线束方向与地质构造发育方向近乎平行,导致异常反映较差;三是煤层埋藏过浅,最大炮检距过大,造成动校拉伸畸变,导致信噪比与分辨率的降低;四是对矿井地质构造发育规律认识不清。通过已揭露的地质构造资料对地震资料异常特征的重新解释,新发现了不少中小型构造,表明三维地震勘探只有紧密结合采区生产实践,才能有效解决勘探报告与实见构造相予盾的问题。     

大同煤田地质构造综合探测技术应用

随着采煤机械化程度的不断提高，采区设计和工作面的回采越来越受到地质构造的制约。有效使用大地电磁测深、高分辨地震、槽波地震、坑道无线电波透视等勘探技术，收集巷道揭露资料和井下摄影编录资料进行综合分析，结合井下构造力学解析法，对采区及综采或掘进工作面的地质构造进行探测，并应用定向钻进技术对探测结果进行验证。实践证明，这种综合探测技术可有效地探测地质构造及地质异常体。     

榆神矿区古河道研究与时频分析技术

受区域地质构造及水文地质条件影响,榆神矿区煤系上覆地层中存在较厚的松散岩类孔隙潜水含水层。含水层因厚度不同导致富水性存在差异,其厚度与富水性强弱呈正相关关系,通常古河道及低洼中心区域沉积较厚,富水性较强。在榆神矿区地震勘探工作中,为解决煤层上覆松散岩层厚度及古河道空间展布规律,应用时频分析技术,对地震数据进行频谱分解处理,选择对地质体响应较好的频率进行成像,定量揭示了古河道及松散岩层的精细分布。应用表明,该技术对解决古河道等隐蔽性地质体成像具有显著的优势。     

煤矿采空区四维地震特征分析及识别方法:以淮南煤田张集矿区为例

煤矿采空区塌陷是一个重要的地质问题,由于采空塌陷区地震、地质条件的复杂性,传统三维地震勘探探测方法难以准确查明采空区边界.本研究提出一种基于四维地震特征的煤矿采空区识别方法,并以淮南煤田张集煤矿为靶区开展采空区探测.该方法从模型驱动入手,通过建立煤层开采前、后地质模型及进行正演模拟,利用模型地震叠前时间偏移剖面回溯分析...     

应用地震方法研究九台市营城煤矿塌陷区

应用三维地震勘查方法进行煤矿塌陷区调查,既能够准确圈定采空区范围,又能够很好地解释中、浅层塌陷区分布。三维地震能够克服地质雷达、电法、地震横波等传统勘查方法勘探深度浅(一般为30 m,最多不超过50 m)的缺点,其成果对煤层在30 m以下老矿区综合治理、合理开发利用,提供准确地质资料。     

基于模型驱动的煤层强反射能量衰减方法

地震数据中煤层反射波具有能量强的特征，使邻近地层的反射被煤层反射所掩盖，导致邻近层难以成像，岩性解释工作存在困难。针对此问题，提出基于模型驱动的煤层强反射能量衰减方法。利用测井数据和煤矿井下钻孔实测的煤厚数据与煤层反射振幅绘制交会图，拟合振幅与厚度的关系式，构建数字模型并模拟煤层反射，在振幅残差阈值的控制下迭代求取全区煤层厚度，使用求取的模型煤层反射数据对实际数据中的煤层振幅进行衰减。通过模型试算表明，该方法在理论上具有可行性；通过对鄂尔多斯市某煤矿地震数据中3-1号煤层反射压制的应用表明，该方法对实际数据中的煤层反射压制效果良好，煤层附近的弱反射层成像质量得到提升，为岩性解释提供基础数据。      

煤炭地质学“十三五”主要进展及展望

在简要分析煤炭地质学演变的基础上,重点回顾了“十三五”期间学科在基础理论研究、地质保障技术、煤岩检测技术方面的主要进展,同时指出面临的主要问题和未来一段时期的学科发展方向。认为“十四五”乃至更长一段时间内,煤炭地质学应围绕“提供充足绿色煤炭”和“减轻煤矿地质灾害”的煤炭工业发展目标,以攻克煤炭绿色勘查、精准智能开采和清洁高效利用中的关键地质理论和技术瓶颈为突破口,聚焦以下方面开展研究:①煤系矿产资源共伴生规律、协同勘探技术与开发地质条件精准评价方法;②智能物探仪器和钻探装备研制;③煤层中断层属性的叠前地震反演技术,槽波地震联合勘探技术、槽波雷达探测技术、高密度电法勘探技术的创新试验;④孔中、孔间、孔-巷、巷-巷等多方式立体探测与精细解释技术;⑤工作面煤/岩界面识别的多参数综合成像技术;⑥采动应力耦合叠加效应下煤矿动力地质灾害演化机理与微震监测和视电阻率法动态预警技术;⑦多源异构地质地理信息的深度融合与动态地质建模技术。      

三维地震属性解释技术在巷道探测中的应用

针对煤矿安全生产中老窑巷道的位置和边界难以确定的困扰,对采煤巷道进行正演模拟,分析了巷道在二维地震资料剖面上的反映特征及敏感属性特征。以内蒙某区三维地震为例,在高品质数据采集的前提下,对实际三维地震资料进行保幅处理;在常规解释的基础上提取平均振幅、平均地震能量和均方根振幅等多种属性进行巷道定位解释。最终,解释结果与采掘工程图比对,巷道定位准确。      

蚂蚁追踪技术在三维地震精细解释中的应用——以淮北祁南煤矿82采区为例

煤矿安全高效开采对小断层、小陷落柱等解释精度的要求越来越高,基于蚂蚁算法的地震属性分析技术能够较好地识别落差3~5 m的小断层。以淮北祁南煤矿82采区三维地震数据为例,采用蚂蚁追踪技术增强异常边界特征,从蚂蚁体沿层切片和剖面上综合分析,提高了对小断层的识别能力。利用蚂蚁追踪技术解释的18条断层异常,其中15条与实际揭露的相比,吻合率较高,验证率达83.3%。      

采掘工作面地质信息数字孪生技术

矿井地质透明化是智能化煤矿建设的基础,三维地质建模是实现矿井地质透明的重要手段,以往采掘工作面地质建模存在插值算法不符合地质规律、多源异构地质数据融合程度低,以及煤矿生产装备与地质信息耦合少等问题。提出煤矿采掘工作面地质信息数字孪生的概念,采用离散光滑插值(Discrete Smooth Interpolation,DSI)算法,利用钻探数据及地震构造解释数据地质建模,建立DSI平行相似约束后迭代计算得到的地质综合模型。开发了三维地质建模软件,实现了点(地质点)、线(地质界线、地层界线)、面(三维地质界面)、体(封闭地质体)4种地质对象的构建,在体对象基础上开发了立方网功能,基于区域统计学算法对体对象内的空间数据进行属性插值。使用建模软件构建掘进、回采工作面数字孪生的地质模型载体,接入微震监测系统、电阻率监测系统、随掘地震监测系统、随采地震监测系统实时监测数据,实现工作面地质信息数字孪生,反映采掘扰动下的地质变化;为煤矿掘进生产提供基于地质模型的场景仿真和掘进规划巷道断面曲线下发,指导掘进机自主掘进,提供掘进前方地质异常距离预警,保障掘进地质安全;为回采工作面提供基于地质模型的场景仿真和规划截割曲线,指导采煤机自主规划截割,提供回采前方地质异常构造位置、应力集中区位置距离预警,提高回采工作的安全性。该技术在内蒙古鄂尔多斯唐家会煤矿进行了应用,为安全、高效采掘工作提供地质保障。      

Geotechnical consequences of the Newcastle Coal Measures rocks

This paper attempts to relate the lithology and fabric of four main groups of Newcastle Coal Measures rock types to their geotechnical properties and engineering behaviour. The four groups comprise: massive sandstone and conglomerate; claystones and tuffs; mudstone, shale and siltstone; and the coal itself. Although their geological relevance is primarily concerned with underground coal mining, these rocks are exposed at the surface across most of Newcastle and its suburbs, and are thus significant in terms of urban environmental geology. The key mining issues include longwall support design and panel layouts, caving and subsidence mechanisms, soft floors and stiff roofs, water inflows and pillar design. The urban geotechnical issues include landslides and rock falls, shallow abandoned mine workings, reactive and erodible soils, waste disposal and potential sources for geomaterials.     

煤矿三维地震数据动态解释技术

传统的三维地震解释服务于煤矿勘探阶段,与煤矿安全生产过程相脱节。三维地震数据动态解释技术把三维地震信息与煤矿生产过程中所获得的矿井地质信息相互融合,实现了三维地震信息的地质动态解释,改变了传统的三维地震解释模式,提高了三维地震成果的利用水平,能够解决更多地质问题。      

基于层次分析法的矿山岩土工程系统环境质量多目标评价模型

矿山开发给矿区环境带来了负面影响,对矿山环境质量进行评价是实现矿业可持续发展的必要手段。笔者建立了矿山岩土工程环境质量多目标评价指标体系,运用层次分析法确定出各个评价指标的权重; 规定了分级规则,并对各个评价指标进行了分级; 建立了矿山岩土工程体系环境质量多目标综合评价模型,并将该模型应用于矿山实际,得出该矿山环境质量较差,需及时采取措施进行治理。