基于两层含水采空区瞬变电磁场数值模拟的拟地震偏移成像

瞬变电磁法是探测煤田采空区的一种有效方法。瞬变电磁拟地震处理解释方法研究日渐成为电磁勘探领域的热点并且取得了突破性进展,所以可以把瞬变电磁拟地震处理解释运用到煤田采空区的探测中来提高勘探精度。文中在瞬变电磁三维时域有限差分数值模拟两层含水采空区模型的基础上,运用预条件正则化共轭梯度算法实现了瞬变电磁扩散场到虚拟波场的稳定转化,并对虚拟波场进行了脉冲压缩处理;最后通过克希霍夫积分解,对虚拟波场进行延拓成像,实现了两层含水采空区模型的三维解释。     

煤田勘探中四维地震正演模型研究

煤田采空区的识别和圈定是煤田安全性生产的关键,目前常规的勘探手段难以精确的识别煤田采空区和定位采空区边界。本研究在对鄂尔多斯盆地黄陵煤炭矿区采空区多年研究的基础上,从煤田四维地震理论出发,通过地质模型模拟黄陵矿区煤田开采前后煤层和临近地层的厚度和延展范围在三维空间的变化,在此基础上构建煤田开采前后四维地震正演模型,我们采用Zoeppritz方程和褶积模型来获取零偏移距下煤田开采前后的地震响应,通过对开采前后地震信号的分析和研究,识别煤田开采过程中的采空区范围,标定采空区边界。研究表明,在采空区煤层和上下地层的反射波同相轴连续性明显变差,采空区边缘处同相轴开始出现错段,证明了四维地震识别煤层采空区域和圈定采空区的边界的有效性。     

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...     

煤炭采空区地震勘探正演模拟

采空区勘察是近年的热点和难点,实践证明,利用地震勘探对采空区进行探测,是一种较为有效的方法。本文通过建立典型的采空区地质模型,进行正演模拟,确定了不同采空区模型。     

基于地震属性分析的红柳林煤矿采空区解释

以红柳林煤矿采空区的三维地震勘探为例,对房柱式采煤形成的采空区的地震波场进行了正演模拟,分析了不同采空区地震波振幅特征、频谱特征及绕射波对采空区地震响应的影响;利用均方根振幅(RMS)属性圈定了小煤窑采空区范围。钻探验证结果表明,利用地震属性解释采空区的应用效果良好。      

RVSP弹性波数值模拟及传播特征分析

基于纵波、横波解耦的弹性波高阶有限差分方程和PML吸收边界条件,实现了RVSP观测统中弹性波数值模拟。采用完全弹性波波动方程进行数值模拟,可以得到纵波和横波的混合波场,且波场丰富,符合实际地震波的传播规律。该正演模拟方法纵波、横波自然解耦,产生全波场、纯纵波和纯横波模拟记录。通过对层状介质模型、凹陷模型,以及实际复杂介质模型的RVSP弹性波进行数值模拟,得到各模型不同分量下全波、纯纵波和纯横波的波场,并对弹性波传播特征进行了分析,为下一步的RVSP地震资料处理和解释工作奠定了理论基础。     

高精度重力测量在抚顺煤矿采空区探测中的应用

为查明抚顺煤矿采空区的位置、深度和分布范围,综合考虑城市中影响物探方法的因素,首次在该地区采用高精度重力测量方法进行采空区探测。先通过分析采空区的物性差异,建立理论模型进行正演计算,预研究重力方法的适用性。然后在研究区布设大比例尺面积性高精度重力测量工作,通过对布格重力异常进行位场分离、三维视密度反演和边界识别计算,推断了煤矿采空区的位置、深度、边界及该区内的构造分布。研究结果表明,高精度重力测量方法结合有效的数据处理方法,能在城市煤矿采空区的探测中发挥重要作用。      

观测系统类型及参数对采空区探测的影响

常规煤田三维地震勘探观测系统设计时着重于节约采集成本,提高施工效率,往往使用窄方位半束线横向滚动的观测方式,但是对于需精细勘探、采空区发育不规则的矿区,窄方位观测系统对勘探效果的影响还有待分析。笔者采用三维射线追踪算法对采空区进行了正演数值模拟分析,并对不同观测系统在采集脚印、方位角分布、目标采空区的照明度等观测效果进行了深入对比。六种观测系统、九种属性分析结果表明,宽方位45°斜交式观测系统在五个方面都具有较强优势,对采空区地质目标的异常响应最好。     

三维地震技术在探测煤矿腔状采空区中的应用

采用三维地震勘探方法对采空区进行勘探,虽积累了大量的经验,但在实际应用中,解释误差依然存在,尤其是煤层顶板悬空,并在一定范围内呈"腔状"类型的采空区,会出现较高的"漏检率"。为此根据实际地层序列设计了地质模型,对采空区的地震反射波场特征进行了研究。将腔状采空区充气、充水时的正演地震剖面,与煤层开采前正常地层波场响应特征进行对比发现,煤层开采后将会产生比正常波场能量更强的反射波组。另外根据腔状采空区充水和充气反射波最大振幅及反射波频谱对比结果,还发现充气时产生的反射波能量比充水时产生的反射波能量强;充气时产生的反射波频率比充水时产生的反射波频率要低。山西左权佳瑞煤业有限公司的应用实例佐证了三维地震勘探技术探测腔状采空区的有效性。     

VSP高斯射线束法叠加成像

叠加是地震数据处理的核心环节,可以有效地压制噪声提高信噪比。在VSP地震勘探中,常规的叠加方法在复杂构造中成像精度受到极大的限制。文中采用高斯射线束方法对复杂构造进行正演模拟,将得到的波场特征与实际资料波场特征进行对比,调整参数获得合适的速度场;在叠加过程中采用逆高斯的思想,对实际地震资料共炮集数据进行反射波场归位,得到共反射点道集数据,选择合适的面元尺寸进行叠加获得复杂构造的叠加波场特征。通过大量模型测试,VSP高斯束叠加方法可以有效地反演地下结构特征。应用该方法对M地区进行成像研究,结果表明该方法能够准确反演地下结构特征,为数据处理与解释提供依据。     

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。      

南川地区溶洞及采空区地震资料针对性处理方法

为解决地震勘探中地下溶洞及采空区位置地震资料成像效果差的难题,利用正演模拟结合实际资料分析,总结该类区域地震资料的频率、能量和信噪比特征,在此基础上,提出一套针对性的处理方法,包括微测井约束层析静校正、弱信号提取与补偿、叠前五维数据规则化和基于构造约束的网格层析速度建模。通过在南川地区的应用,地震资料信噪比和波组连续性得到明显改善。证明了此方法可以有效提高地震勘探中溶洞及采空区位置地震资料品质。      

物探技术在朱仙庄煤矿采空区探测中的应用

本次工作基于朱仙庄煤矿区地质资料及采矿资料收集，在分析研究现有资料的基础上，采用大功率激电测深、瞬变电磁法、背景噪声成像法等物探方法对朱仙庄煤矿采空区进行勘察。野外勘察工作取得了大量的物探勘测数据。通过系统地进行地物探勘测数据处理、异常解释、综合研判，不同勘测方法成果互为佐证，查明了朱仙庄煤矿采空区范围。物探工作探测煤矿采空区效果显著。     

瞬变电磁法对煤矿老窑采空区探测效果分析

煤矿老窑采空区探测一直是煤田地质勘探的难点。文章从目前探测老窑采空区的主要工作方法研究入手,分析了采空区地质及电性特征,采用瞬变电磁法对甘肃河西某煤矿浅部老窑采空区进行了探测,合理解释了低阻异常,圈定了采空区边界。结合二维地震解释成果及区内其它已知资料,综合分析认为该方法分辨率高、对低阻地质体反应灵敏,能够较好的解决采空区探测等地质问题,具有广泛的应用前景。     

射电定位法在煤矿老空水探测中的应用

射电辐射探测地下水是新的方法,而利用单台射电辐射计对煤矿老空水进行探测并确定其位置是生产实践中更新的技术。使用单台矿用射电水探测仪,用射电定位法在井下对煤矿老空水进行探测定位,通过数据处理、射电折射修正,成功实现了煤矿老空水位置的准确定位。经徐州三河尖煤矿钻孔验证,射电折射修正后的射电定位数据与实际钻孔数据相比,钻孔深度误差约为1 m,钻孔角度误差约为1.1°,与煤矿井下探测老空水位置的其他方法比较,上述2个误差最小。     

CSAMT静态校正及其在煤矿采空区探测的应用

可控源音频大地电磁法（CSAMT）是一种煤矿采空区探测的有效方法,针对可控源音频大地电磁法易受浅部不均匀体影响出现静态效应的特点,参考瞬变电磁法（TEM）晚期视电阻率数据,使用曲线平移法对CSAMT数据进行校正,可以消除静态影响,还原真实的电阻率响应,提高数据解释的精度。以正演模型为例,验证了方法的有效性。将该方法应用于山西某煤矿采空区探测,校正后的反演结果与已知资料吻合,取得了良好的探测效果。理论和实践证明了该校正方法的可行性。      

利用地震资料识别煤与瓦斯突出的探索研究

三维地震勘探技术已经成为解决矿区煤与瓦斯突出区域的重要手段,而突出区域特殊的地球物理特征为这种技术的实施提供了可能。实验室测试资料表明：突出煤层的地震波速度约为正常煤层的1/3,因此煤层突出区域具备利用地震技术进行检测的物性条件;地震正演模拟结果显示,煤与瓦斯突出部位的煤层地震反射波的传播时间、能量和频率特征,与正常煤层存在明显差异;实际资料表明,煤层突出地段在地震资料上出现地震波至时间加长、振幅减弱、频率降低等特征,这与理论研究结果是一致的。初步分析认为：地震资料的时间、振幅和频率变化等特征,可以作为利用地面地震圈定煤与瓦斯突出区域的辅助标志。     

基于瞬变电磁法的陇东煤矿采空区水文地质勘探技术研究

煤矿开采会破坏地层地质结构,造成采空区地表断裂、下沉塌陷等危害。为避免这一问题,需准确探测煤矿采空区水文地质,为此提出基于瞬变电磁法的煤矿采空区水文地质勘探技术。该方法以甘肃省陇东煤矿采空区水文地质为主,分别分析了甘肃省煤矿采空区的地形地貌、地层岩性、水文地质特征,根据分析结果估算瞬变电磁法在水文地质勘探时的最大勘探深度,确定瞬变电磁法的工作参数。依据勘探结果确定煤矿采空区水文地质的异常范围,以此实现煤矿采空区水文地质勘探研究。在实际应用中有效探测出了地层塌陷位置发生高阻半闭合异常现象,且除高压线外煤矿采空区其余位置的干扰电压较小。     

钻孔瞬变电磁方法探测越界开采采空区的应用

煤矿井下越界开采扰乱煤炭资源开发秩序,同时存在巨大的安全隐患,准确探测越界开采采空区及其边界对安全采掘极为重要。常规的矿井瞬变电磁探测方法容易受到巷道中的金属和电磁信号干扰,探测精度有限,难以满足采空区边界精准解释的需求。为了解决这一问题,提出一种钻孔中收发信号的钻孔瞬变电磁方法和施工工艺,利用其远离巷道和靠近异常体的特点,提高异常信号在实测数据中的占比;并研究可行域约束的OCCAM反演算法,进一步减小体积效应影响,实现了对越界开采采空区的电阻率精细成像。结合山西某煤矿的工程实践,对该方法精准探测邻矿越界开采采空区规模、性质的实用性和有效性进行了检验。结果表明,钻孔瞬变电磁方法是矿井地球物理技术与钻探工艺技术的高效结合和有益补充,基于可行域约束的OCCAM反演算法能够有效应用于越界开采采空区的边界精确成像解释。      

高密度三维地震技术在潞安矿区高河煤矿的应用效果

对潞安矿区高河煤矿进行了高密度三维地震勘探试验,通过实验获得区内合理的采集参数,并在处理和解释中采用了多项关键技术,如分频剩余静校正迭代技术、叠前时间偏移技术、正演模型技术、三维可视化技术、属性体切片和彩色剖面联合技术等。高密度三维地震勘探解释结果与常规三维地震勘探解释结果的对比表明,高密度三维地震能够提高构造成像准确度和精度,避免误判,还可以提高下组煤层反射波的能量和连续性,是进一步提高潞安矿区三维地震勘探精度的有效技术手段。