三维地震在陷落柱探测中的应用

本文简述了陷落柱的地质特征和三维地震探测陷落柱的可行性，结合张双楼矿三维地震解释陷落柱实例，重点介绍了陷落柱的三维地震解释方法。可以看出：三维地震是探查煤矿隐伏陷落柱最为有效的技术手段。     

利用三维地震解释技术识别煤田陷落柱

三维地震资料能够识别的陷落柱大小与三维地震横向分辨率密切相关,在三维数据体中,三维偏移剖面的最佳水平分辨率取决于反射界面的平均速度及零相位子波的中心频率。为验证三维地震资料分辨陷落柱最小直径的能力,设计了9个直径从30 m到100 m不等、影响深度不同的陷落柱模型,其波动方程正演结果表明:陷落柱直径大小、垮塌高度都对地震反射波产生影响,进而影响到地震解释陷落柱的精度;陷落柱的直径与垮塌高度越大,则其在地震剖面上的反映越明显,反之则不易识别。并通过煤矿采区三维地震勘探技术应用实例,展示了常规三维地震解释技术结合方差、曲率等多属性综合分析技术在识别煤层陷落柱的有效性。     

地质灾害井间地震层析成像研究

地质灾害体如岩溶、陷落柱、软弱层等的井间地震层析成像属于复杂模型或大扰动异常体的非线性成像，该文首次将小波多尺度思想纺入到蟛间层析成像，建立了小波多尺度井间地震层析成像方法，很好地解决了非线性成像的难题，大大地提高了图像的质量和分辨率，数值模型试验和实际工程应用证实了该方法的实用性和良好效果。     

淮南寒武纪岩溶陷落柱发育特征及导水性分析

1996年任楼煤矿发生的陷落柱特大突水事故，使“淮南不存在岩溶陷落柱”的认识得到了质疑。通过初步调研，在孔集矿南部的孙家大山一带发现出露于地表的岩溶陷落柱，而谢桥矿煤经三维地震勘探也探测出了发育于寒武纪灰岩中的两个岩溶陷落柱。因其岩溶陷落柱的发育层位、充填物质与华北煤田奥陶纪岩溶陷落柱构成明显的对比。导致了其水文、工程地质特征的特殊性。     

煤层陷落柱多波地震数值模拟与成像研究

陷落柱是煤田勘探开发中常见的地质灾害体,陷落柱的精确探测一直是煤田安全生产研究的重点,单纯依靠常规纵波地震勘探技术难以满足现阶段煤田精细勘探的需求。多波地震勘探技术能够获得纵波和转换波地震资料,提供更丰富的波场信息,且转换波对于埋深较浅的小幅度构造有更高的分辨率,充分利用多分量地震资料可以有效的提高地震勘探的精度。本文将多波地震技术应用到煤层陷落柱研究中,利用数值方法对煤层陷落柱进行多波地震勘探模拟研究,采用弹性波有限差分方法对构建的陷落柱模型进行多分量正演模拟,然后分别对波场分离后的PP波和PS波地震数据进行叠前深度偏移成像测试。通过对两个小尺寸陷落柱模型进行多波地震数值试算表明,多波地震勘探技术是一种有效的煤层陷落柱探测方法,充分利用多波地震资料有利于查明煤层陷落柱构造,对陷落柱取得更好的勘探效果。     

山区三维地震勘探在阳泉五矿的应用效果

通过山区三维地震勘探在阳泉煤业集团五矿的应用, 肯定了此种方法在查明煤矿生产中隐伏陷落柱、断层等地质构造方面的明显效果,确立了此种方法在煤矿地质勘探工作中的重要地位。     

基于地震波形指示反演的陷落柱识别方法及应用

在煤层气勘探开发中,陷落柱是制约煤层气勘探成效的重要因素之一,因此,有效识别陷落柱对提高煤层气勘探成效具有重要意义。以往识别方法都是基于三维地震数据利用陷落柱这一构造引起的地震反射同相轴的非连续性进行识别,本次将陷落柱作为一种地质异常体,利用地震波形指示反演的方法对其进行识别预测。通过测井资料分析和地质建模正演,分析得出煤层中陷落柱发育位置地震波形的3种地球物理响应特征：纵波阻抗值高、地震波形变化和振幅减弱。从地震波形指示反演的基本原理入手,明确该反演方法能够利用陷落柱上述3个响应特征对其进行有效识别。以沁水盆地樊庄区块为例,用该方法对陷落柱识别进行试验,识别结果与钻井含气性及水文地质背景相吻合。结果表明波形指示反演法对陷落柱能够达到有效识别,该方法是识别陷落柱的一种有效手段。     

华北型煤矿陷落柱导水分析及综合预测

陷落柱导水是煤矿突水的重要形式之一,本文分析了华北型煤矿陷落柱的特点及其危害、导水性陷落柱形成的水文地质条件及发生陷落柱导水的基本条件,提出了水文地质预测与综合物理探测相结合预防陷落柱导水的思路和方法,并实例说明其有效性.     

多种勘探手段排查岩溶陷落柱的突水性

为查明煤矿采区内疑似岩溶陷落柱是否存在突水的威胁,选用了三维地震法、电法、地质钻探、孔内测井和抽水试验等多种勘探及试验手段进行了探查分析。使用三维地震勘探叠前偏移处理技术分析了陷落柱的构造空间展布规模;电法勘探解释了陷落柱影响区域内各充水含水层的富水性及其水力联系;孔内简易水文观测及抽水试验揭示了赋水区的充水强度;钻探和地球物理测井技术揭露了陷落柱影响区内的岩层分布规律及岩石结构的完整性。探查结果表明,陷落柱范围内各含水层处富水性弱,通过陷落柱难以构成煤层与各含水层之间的水力联系,排除了通过岩溶陷落柱突水的可能。     

王坡煤矿陷落柱发育特征及其对煤层气开发的影响

陷落柱是影响煤矿区煤炭与煤层气开发的主要制约因素之一。研究煤矿区陷落柱成因及分布特征,有助于降低煤炭开采与煤层气开发的风险。通过对陷落柱控制因素和发育特征的分析,结合王坡煤矿已发现陷落柱的分布情况,探讨了陷落柱对王坡煤矿煤层气分布及其开发的影响机制。分析认为：陷落柱周围3号煤的气含量有所降低;在煤层气开发过程中,陷落柱可能会贯通奥陶系灰岩层与煤系地层,从而对煤层气的钻井、压裂以及排采工程产生不利影响。     

Mechanisms of the development of water-conducting fracture zone in overlying strata during shortwall block backfill mining: a case study in Northwestern China

In this work, a shortwall block backfill mining (SBBM) technique is proposed for the recovery of residual corner coal pillars and irregular blocks left behind during the exploitation of coal mines, and a solution is provided for the risks associated with gangue piling and the loss of water resources owing to coal mining. Based on the theory of beams on elastic foundations, a mechanical analysis model was established for calculating the height of a water-conducting fracture zone (WCFZ) in the overlying strata of coal mines exploited using the SBBM technique. It was found that the key factors influencing the development of the WCFZ are the mining height, width of the protective coal pillars, backfill percentage, block length, and number of mining blocks. The relationships between these factors and the height of the WCFZ were obtained by incorporating the relevant parameters in the above-mentioned model. In the field experiment site, it was discovered that the minimum coal pillar width and goaf backfill percentage required to prevent the development of water-conducting fractures that could reach an aquifer are 5 m and 65%, respectively. Based on this result, the protective pillars of the site were designed to be 5 m wide, while the goaf backfill percentage was set as 80%. The borehole fluid method was used to measure the height of the WCFZ, which was found to be 26.8 m. This is consistent with the theoretical calculations (27.0 m) of this study, and thus, validates the reliability of the proposed mechanical model. The findings of this work will improve the recovery rate of residual coal resources in coal mining areas, and they are significant for the refinement of water conservation mining theories.     

Subsidence prediction method of solid backfilling mining with different filling ratios under thick unconsolidated layers

Solid backfill mining for coal pillar recovery in industrial squares has to ensure that the mine infrastructure, such as the shafts and substations, is not degraded or has its utility impaired by that mining. At the same time, it is important to recover as much coal as possible. As a result, it is necessary to predict mining subsidence during solid backfilling mining of coal pillars in industrial squares and to optimize the design of the working faces. At the Baishan coal mine in Anhiu province, China, there are thick layers of unconsolidated overburden above the coal seam so it is not appropriate to use the surface subsidence prediction method of equivalent mining height to predict subsidence during the mining of the coal pillars there. In order to find a reasonable coal pillar recovery scheme for the Baishan mine, a numerical simulation method is used to determine the relationships between the compression ratio of the backfilling material and the surface subsidence prediction parameters. Research was done to determine the appropriate parameters, and based on the final prediction parameters and taking the mandated protection standards for buildings and structures into account, surface subsidence is predicted and a backfill mining scheme for pillar recovery is proposed. The results show that of the six mining schemes considered, scheme 5 is the best scheme for coal pillar recovery in the industrial square at the Baishan mine. The research results are significant for similar mines with thick unconsolidated overburden anywhere in the world.     

煤矿保水开采技术现状及其发展

针对采煤过程对区域水文地质的影响和对地下水资源的破坏问题,论述了煤矿顶板水保水开采的理论基础、主要影响因素和技术研究现状,并介绍了陕西榆林市榆阳区煤矿保水开采的成功经验。研究结果表明,根据关键层理论、开采对岩层移动影响及离层规律和水在裂隙岩体中的渗流规律等理论,通过留设防水煤柱、充填开采和注浆加固等方法,抑制岩层导水裂隙带的发育和隔水关键层的离层和断裂,控制岩层潜水的渗流速度是解决煤炭生产中水资源破坏问题的根本方法,具有良好的经济和社会效益。     

淮南矿区高精度三维地震勘探技术应用

淮南矿业集团于2007年首次将全数字高密度三维地震勘探技术引入煤炭领域,并成功推广应用;由于常规三维地震区块受采动塌陷影响,不具备再次施工高密度三维地震的条件,2012年开始,淮南矿业集团对常规三维地震区块的原始采集数据进行二次精细处理、解释。高密度三维地震勘探和三维地震资料二次处理解释都有效提高了地震资料的信噪比和横向、纵向分辨率,达到了高精度三维地震探测的目的。通过煤矿大量揭露资料对比分析：高密度全数字三维地震勘探技术对于识别小断层、查找陷落柱、刻画灰岩地层裂隙等方面效果显著;常规三维地震资料进行二次精细处理、解释能明显改善下部煤层的成像效果。高精度三维地震勘探技术具有广阔的推广应用前景。     

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...     

长屿采矿遗址1997年采石塌陷及地震记录

采矿塌陷在开采施工中被给予了特别关注,也是施工地质灾害重要表现形式之一。已有地震记录中不乏对其形态辨识,然而少见对塌陷机理和发生过程中能量转换等较全面的研究。温岭市长屿硐天采矿遗址区碧玉潭洞室群1997年8月11日早晨发生持续时间约20 s大塌方。现场残留了面积约31 380 m2、体积约1.35×106 m3的塌陷岩体。通过现场工程地质调查、塌陷过程追溯、邻近地震台站频谱记录分析,笔者认为这次发生在凝灰岩中的大规模塌陷系因地下采石过程中保安矿柱被过量开挖掉而引发局部顶板破裂和应力分布的大改变,进而发展至整个矿区岩体塌落破坏,使矿坑积水飞溅和压缩空气冲击波带来了沿途150 m范围内人员伤亡、树木折断和财产损失。塌陷区南93 km的温州台地震波谱记录了这次采矿塌陷地震活动,其波形数据与现场塌陷破坏能量转化情况基本吻合。在采矿活动中保安矿柱的合理配置、为人员安全设置变形破坏过程监测等,是需考虑的预防塌陷措施。     

山西省废弃矿井煤层气地面钻井开发关键问题与对策

随着我国煤炭去产能政策的有力实施,一批资源枯竭及产能落后矿井将陆续关停废弃.废弃矿井仍赋存着大量的煤层气资源,其开发利用是实现煤炭产业清洁安全高效低碳发展、促进煤矿安全生产、优化能源结构、实现温室气体减排等方面的重要举措.基于山西省煤基重点科技攻关(煤层气产业链)项目相关研究,系统阐述了废弃矿井煤层气开发面临着资源量评...     

数字测井资料对矿区“三带、地层的解释及应用

利用数字测井资料对矿区工作面上覆地层的冒落带、裂隙带和弯曲沉降带进行系统的综合解释，确定其发育情况，对指导矿区的安全生产、开采范围的确定及开采煤柱留舍颇有益处。     

综采一次采全高顶板导水裂缝带发育高度的计算公式及适用性分析

确定煤层顶板导水裂缝带高度可为顶板防治水、采掘工程布置、防水煤柱留设以及瓦斯抽采设计提供依据。采用井下仰孔注水测渗漏法,实测山西西山煤田镇城底矿8煤导水裂缝带高度为57.98 m,其中冒落带高度16.72 m,裂隙带高度41.26 m。依据实测结果并收集了8个矿综采一次采全高中硬覆岩下导水裂缝带高度数据,利用数理统计回归分析的方法,得出了适用于综采一次采全高中硬覆岩下导水裂缝带高度计算的经验公式,并与《煤矿安全规程》中相应经验公式进行对比分析,结果表明,该公式适用性好,而《煤矿安全规程》中有关公式应用于中厚煤层综采一次采全高开采条件预测,其误差较大。     

金鸡滩井田开采地质条件的模糊综合评判

煤炭开采方式受开采地质条件控制。开采地质条件包含多种因素,每一因素对采矿方式的适应度没有明显的界限,只是模糊概念。将影响金鸡滩井田煤炭生产的地质因素分为煤层赋存特征、构造发育特征和其他因素3大类以及14个评价因子;采用“降半梯形”法和专家打分法确定其隶属度和权重值;通过二级模糊综合评判,结果显示,金鸡滩井田比较适合机械化综采。经与同一矿区内邻近生产矿井类比,评判结果是合理的。