利用氡射气探测陷落柱初探

利用氡射气探测陷落柱初探秦鹏（峰峰矿务局羊渠河矿技术科邯郸０５６２０１）关键词氡射气测量陷落柱中国图书资料分类法分类号Ｐ６２３．５作者简介秦鹏男２５岁学士助理工程师煤田地质勘探１引言陷落柱一直是煤矿开采的一大隐患。目前对陷落柱的探测方法已有多种,如电...     

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。     

陷落柱地震响应特征分析

通过分析研究陷落柱地震响应特征,提出判别陷落柱的依据,并与实例进行验证比较,对于今后正确分辨和圈定陷落柱具有一定指导意义。     

煤田陷落柱的超声模拟分析

通过超声波模拟试验, 研究了煤层陷落柱的反射波组和绕射波组特征以及绕射波组对反射波组特征的影响。结果表明, 煤田高分辨率地震勘探资料在目的层埋深200～500 m时, 经过三维偏移后, 可以将菲涅耳带半径收缩到1/5～1/3, 能够准确地解释直径大于30 m的陷落柱;对直径为15～30 m的陷落柱解释结果也较为可靠, 有效地提高了勘探精度。     

地震属性解释技术在探测陷落柱中的研究与应用

为有效识别采区中陷落柱,提高煤田地震勘探的解释精度,在三维地震数学模型的基础上,设计了相对容易建立的三维陷落柱模型。通过正演模拟,对提取模型数据的地震层属性、方差体属性进行研究、分析、优化与筛选,最终得到对陷落柱反应灵敏的地震属性。将该研究成果应用到某勘探区的资料解释中,解释成果经采掘资料验证．该方法选定的地震属性具有较高的构造识别精度。     

应用高密度电法探测煤田陷落柱

本文讨论了高密度电法探测煤田陷落柱的若干问题。应用边界单元法模拟了陷落柱各种因素变化对地电异常的影响,并给出了陷落柱边界划分方法。针对矿区内严重的地电干扰,给出了数据采集及资料处理的技术措施。应用结果表明,高密度电法可有效地探测煤田陷落柱。     

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。     

陷落柱的高斯射线束法模拟

以山西潞安矿区地层为参照,建立圆锥状陷落柱模型,模型区域为[0,1000]×[0,600]。分别在模型（0,0）、（250,0）和（500,0）三点激发,101道接收,道距10m。采用高斯射线束法对陷落柱模型进行地震射线追踪,模拟结果表明陷落柱柱面产生的反射波只有小部分能为地表所接收,难以形成能量可观的连续的反射波。另外根据射线路径,提出了延迟反射波（包括“反射—透射波”和“透射—反射波”）的概念,认为延迟反射波是在地表一定范围内可以接收到的陷落柱的特征波,它对CMP道集、水平叠加及偏移处理均会造成影响,从而影响陷落柱的地震解释精度。延迟反射波很可能就是实际揭露陷落柱规模小于地震资料解释结果的原因之一。     

直流电法在复杂地电条件下探测陷落柱的应用效果

本文探讨了在地形恶劣、表层电性不均匀及矿区地电干扰严重的复杂条件下,用直流电法探测陷落柱的应用效果。     

三维全空间坑道直流聚焦超前探测数值模拟

应用同性点源之间的相斥和聚焦原理,设计出适合坑道空间的垂直聚焦超前探测方案。利用有限元法结合高效行压缩存储格式及迭代求解算法,对三维坑道空间中聚焦超前探测效果进行模拟研究。数值计算结果与土槽物理模拟实验结果对比,说明设计方案达到l了聚焦超前探测的目地。通过坑道复杂模型计算,表明垂直聚焦观测方案能够有效探测前方和旁侧存在的不良地质体。     

煤层陷落柱高分辨率地震探测技术

在华北、华东及西北地区近20多个煤田的石炭二叠系中，普遍存在着因煤系地层基底厚层灰岩古岩溶塌陷形成的煤层陷落柱，尤以山西省西山及汾河沿岸的煤田、河北省太行山中段的煤田更为普遍。煤层陷落柱发育形态分为圆锥形、筒形、斜塔形、不规则形等特点，应用高分辩地震勘探技术，根据陷落柱发育区反射波同相轴中断、扭曲、能量变弱、连续性变差、分叉合并或圈闭、产状突变等特征，可有效地探测其空间位置及形态。     

综合物探技术在探测突水隐伏陷落柱中的应用

以太行山东麓东庞矿突水陷落柱探测应用为例，介绍了三维地震和可控源音频大地电磁法工作原理、施工方法及效果。理论分析与实践结果表明，在解决煤矿采区构造和水文地质问题方面，综合物探技术以其成本低、见效快、精度高等优势得到了广泛应用，取得了良好的地质效果。     

基于地震波形差异属性精细分析煤矿陷落柱边界及发育高度

通过对煤炭采区三维地震属性的研究,提出了基于地震波形差异属性解释煤矿陷落柱的发育边界、发育高度的技术方法,实例表明：地震波形差异属性对地质异常体的分辨能力与参与波形差异比较的道数及时间分析窗口大小有关,多道数、大时窗,可突出大的地质异常;相反少道数、小时窗可有效反映小的地质异常体,特别是对小地质异常体边界的刻画会更准确。与地震时间剖面、地震属性切片及倾角属性剖面相比,地震波形差异属性解释陷落柱在煤层中的发育边界、发育高度方面具有明显的优势。     

瞬变电磁法在探测小窑采空区、陷落柱中的应用

通过矿区勘探的三个典型实例,介绍了使用CUGTEM-2002型瞬变电磁系统在探测小窑采空区积水和陷落柱方面的应用。根据瞬变电磁法对低阻地质体的灵敏性,采用在已知地质异常位置布设测线获取地质异常资料特征,然后推断整个测区资料成果的勘探方法,可取得较好的地质效果。实践证明,瞬变电磁法是探测金属矿体、小窑采空区等地质异常体的一种有效手段。     

三维地震及电法综合勘探在晋西北黄土区的应用

晋西北某矿井位于吕梁山黄土塬区,为年产500万t的特大型在建矿井,为查明首采区煤层赋存条件、地质构造情况、以及奥灰与主要含水层的富水性,对该区进行了三维地震及电法综合勘探。其中三维地震勘探查明了勘探区内4#、9#煤层的埋藏深度和起伏形态,解释断层18条,陷落柱4个,褶曲1条,煤层倾角大于15°的区段1处;运用瞬变电磁法结合直流电测深法查明K6、K5砂岩富水异常29处、4#、7#、9#煤顶板岩层富水异常51处,奥灰顶界面-100m富水异常18处。三维地震及电法的综合勘探,不仅解释了该区主要煤层的厚度变化趋势及基岩面和奥灰顶界面深度变化情况,还对落差大于5m断层、直径大于25m陷落柱、煤层、奥灰水以及主要含水层的富水情况、导通关系及相互间的水力联系进行了分析,其结论为解决矿井建设和开采中的地质难题,提供了可靠的地质信息。     

三维地震勘探在晋煤集团成庄矿的应用分析

晋煤集团成庄矿位于沁水煤田南部,区内大部分基岩裸露,少部分黄土覆盖,地形以中、低山、丘陵为主,相对高差436．4m,区内村庄较多,地震测量和野外采集难度较大。区内的黄土覆盖区与坡积物区成孔困难,激发条件差。矿区地层较为平缓,煤系地层较稳定,主采煤层及标志层全区基本上可连续追踪对比。成庄矿共施工三维地震勘探面积51．648km^2,解释陷落柱为165个,断层66条,现已验证4个盘区内9个工作面,验证面积达4．68km^2,准确率平均为50％。通过探采对比,证明勘探边界、陷落柱大小、断距落差及长度以及地形条件等因素都会影响到勘探精度。     

三维地震勘探技术在潞安矿区的应用

潞安矿区属黄土丘陵地貌,浅层地震地质条件较好,但由于矿区内村庄、工业矿区等地面建筑较多,严重影响数据采集质量。目前潞安矿区三维地震勘探存在的主要问题为：小构造遗漏较多,特别是5m以下的断层和20m以下的陷落柱;陷落柱的解释误差较大,影响巷道及工作面布置;时深转换不准确,煤层底板等高线出入较大;第四系厚度不准。虽然受测区地震地质条件和技术限制存在多解性和误差,但就潞安矿区已开展的三维地震勘探来看,采区三维地震勘探是潞安矿区精细化地质勘查的必要手段,其在煤矿生产的合理设计、采区的合理划分及巷道、工作面的合理布置等方面发挥了重要作用。     

三维地震勘探技术在淮北矿区的应用

淮北矿区地处华东腹地,其采区地震勘探虽具有良好的激发条件及较高的煤层反射波能量,但因地质构造复杂、煤层数多、深层反射信噪比低、新生界地层厚度大及地面障碍物遍布等原因,致使三维地震勘探困难较大。通过开展高密度三维地震勘探及岩性勘探,综合利用波阻抗反演、叠前时间偏移与叠前深度偏移等新技术手段,在淮北矿区成功地进行了煤层厚度预测、岩浆岩侵蚀带预测及小断层对比等,为煤炭安全高效开采及枯竭矿山接续提供了可靠的地质资料。根据淮北矿区10多年来三维地震勘探的实践经验,指出了采区勘探中依然存在的问题,并提出了解决这些问题的方法。