煤矿采空区下组煤三维地震勘探技术

利用三维地震勘探技术探测老窑采空区的位置和范围,已取得了很好的效果,但是对于采空区下组煤的探测,还处于探索阶段。总结了采空区下组煤地震反射波特征,分析了影响下组煤探测效果的主要因素,提出了采取“高覆盖次数、单深井激发、大药量、中低频检波器、变观”等手段,可以获得具有较高信噪比的下组煤层地震信息,说明三维地震方法探测采空区下组煤是可行的。      

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。     

利用地震波勘探方法探测小煤矿采空区

通过设计物理模型,实现对小煤矿采空区的数值模拟研究,分析了小窑采空区产生的地震响应在地震时间剖面的反射波特征.发现小范围采空区在地震时间剖面的响应是反射波组同向轴错断,大面积采空区在地震时间剖面的响应表现为了煤层同相轴的"类向斜特征"。对山西晋城和洪洞地区两个煤矿采空区进行实地探测研究,都取得较好的应用效果。     

利用三维地震资料解释煤层采空区的方法研究

以铁法矿区大隆矿东三采区周边煤层采空区的三维地震资料解释为例,在分析煤层采空区岩层形变机理及地质特征的基础上,介绍三维地震反射特征及沿层地震属性分析技术在煤层采空区解释方面的特点.通过示例研究表明由于煤层采空区上覆岩层的坍塌及形变,致使该区域不能形成反射波或反射信号微弱,采空区上部出现波速降低,地震反射波时间明显出现下拉现象;采空区范围内地震波振幅变弱,致使出现煤层反射波零乱及地震波同相轴中断现象.该区三维地震资料解释煤层采空区的研究成果证实,以现在地震地质解释精度,能够为煤层采空区周边工作面的合理布置和采空区探放水提供可靠的地质依据.     

滑动构造的高分辨率地震法探测效果

滑动构造总是在较软弱的地层中形成。滑动面的形成,破坏了地层原有的结构,使得附近岩石破碎,导致其与周围岩层有明显的波阻抗差异．具备了地震反射波探测滑动面的地球物理前提。河南豫西某勘查区,黄土层较厚且无潜水位,煤层反射波能量较弱,滑动面反射波的能量更弱,为此,采用大药量激发（3kg）、井深16～30m、高复盖次数（30-45次）等施工参数,保证了野外原始数据的采集质量。针对原始资料干优强及地形变化大的特点,资料处理采取了以提高信噪比为主的措施。勘探结果表明,该区的滑动面在煤层之上,滑动面以上,地层结构严重破坏。     

矿井地震超前探测技术在龙东矿的应用

龙东煤矿区内构造较为发育,可采或局部可采煤层为7、17、21号煤层,为查明21煤试采区巷道前方断层、破碎带的发育程度及导水状态,采用矿井地震超前探测技术进行了超前探测,测线布置在回风巷左帮上,共设炮点20个,利用两个三分量传感器C1、C2接收。对采集数据进行波场分离、反射波提取、叠前偏移成像等核心技术处理,得到SV波深度偏移处理结果图,从中提取了5个异常界面,分别位于迎头前方22.5m、40.5m、54.5m、64.5m、98.5m,结合地质资料,解释为小断层。根据现场掘进实测剖面资料,矿井地震超前探测技术在龙东矿探测的异常界面准确,其界面距离最大误差率小于10%,表明该技术在掘进迎头前方100m范围内可以有效探测断层等地质构造。     

利用地震时间剖面反射波特征解释煤矿采空区的方法

为排除安全隐患,对山西省某煤矿周边的小煤窑采空区进行探测。在资料处理中,通过对比性研究,发现采空区的时间剖面会出现,反射波同相轴下凹时间发生延迟、反射波同相轴中断、不连续或间断连续等现象。利用地震时间剖面反射波的特征对采空区进行解释,查出了勘探区内3号煤层采空区7处,,共计面积约0.808 km2,其中3个采空区现已揭露,采空区的解释范围和所揭露的基本相符,解释成果得到很好验证。     

浅层地震勘探在采空区勘测中的应用

以冀东三友水泥有限公司技改工程地基采空区岩层塌陷的勘测为基础,介绍了应用浅层地震方法探测采空区岩层塌陷所采用的野外工作、资料处理及解释方法技术,讨论了高分辨率浅层地震方法的地质解释依据和勘察效果。     

利用三维地震勘探技术勘查煤矿采空区

在煤矿生产过程中,随着煤层的被开采挖掘,地下会形成越来越多的采空区,采空区及其上部地层的地球物理性质也随之发生了显著变化,而地震勘探能有效地解决地下物性差异明显的构造。笔者利用三维地震勘探技术对采空区的反射波特征进行了分析,总结地震数据采集工作中影响采空区分辨率的因素,以及采空区资料处理中的关键技术。通过煤矿实际开采验证,证明了三维地震勘探技术对采空区的勘探是可行的、有效的。     

高密度三维地震技术在新河煤矿的应用

山东济宁煤田新河煤矿延深区由于地质构造复杂,常规三维地震勘探及二次精细化处理解释地震地质成果均不能满足煤矿开采需要,因此矿方对该区开展了高密度三维地震勘探。高密度三维地震野外原始数据采集采用小道距、高覆盖、宽方位角观测系统,进一步提高了资料的信噪比、分辨率和保真度。地震资料成像采用克希霍夫叠前时间偏移技术,提高了构造成像精度。通过与常规三维地震资料对比,新生界底界面、侏罗系上部厚层岩浆岩顶底界面及侏罗系底界面、主采3^#煤层、深部16^#煤层反射波在高密度三维地震时间剖面上有了明显的改善;采空区反射特征明显,时间剖面及振幅属性显示其边界与实际开采边界吻合较好;褶曲形态及断层组合及分布更加合理,取得了较好的应用效果。该项目的成功应用为高密度三维地震勘探技术在山东省煤矿采区的推广应用积累实践经验,具有一定的指导和借鉴作用。     

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。     

新型煤矿井下单分量无缆地震仪研制

槽波地震勘探技术具有探测范围广、准确率高的特点,在煤层地质构造的精细化勘探中作用越来越重要,但当前地震勘探装备多数体积笨重、施工布设大量线缆,效率低下,施工成本较高,严重制约了煤矿井下高精度槽波地震勘探技术的发展。针对上述问题,借鉴节点式地震仪的设计理念,将动圈检波器与采集控制电路、时间精度保持电路以及电源电路一同集成在一个完整的腔体中,省去大线传输,观测系统灵活、无约束,解决煤矿井下复杂工况环境下多道数地震数据采集的问题。并设计授时同步装置,通过GPS授时与温补晶振相结合的时钟机制,解决各个采集单元间的时间同步性问题,实现采集系统的小型化、轻量化、高集成度化。经过实验室及现场测试,各项性能指标均满足设计要求。      

透射槽波技术在煤田勘探中的应用研究

槽波地震勘探技术可以有效探查煤层中小断层、陷落柱等地质异常体,在探测精度和距离上明显优于其他煤矿井下勘探方法。透射法作为基本的槽波地震探测方法,具有简单灵活、探测范围大、准确率高等优势。采用透射槽波方法对实际煤矿工作面内断层构造进行探测研究,通过滤波、频散分析、波场及速度分析、能量分析以及透射CT成像等关键技术对实际透射槽波数据进行精细处理,获得准确的透射槽波成像剖面。根据槽波在煤层中受到断层阻断或遇到煤层破碎时其能量将急剧降低的特征,利用透射槽波能量CT剖面,并结合实际揭露情况,解释出12条可靠断层。通过实际煤层工作面透射槽波勘探方法测试,验证了透射槽波方法的有效性以及在煤田断层等构造探测中的实用价值。     

煤矿水平孔复杂地质模型方位电磁波响应数值模拟

煤岩界面的预先、精准识别是实现煤矿巷道自动化掘进和煤矿智能化的关键技术之一,方位电磁波仪器探测距离较大,能够分辨岩性界面和界面方位,在油田测井中已取得成功应用,但在煤矿领域应用较少。为了研究方位电磁波测井在煤矿复杂三维(3D)模型中的探测性能,使用有限元数值模拟方法,考察了方位电磁波测井在煤矿测量环境中,不同发射频率和源距时受钻孔内流体的影响,以及采空区和起伏地层边界对方位电磁波测量的影响。结果表明:对于煤矿测井中的常见情况——孔中流体为空气时,方位电磁波响应受钻孔的影响较小;方位电磁波测量信号能够反映地层界面的起伏变化,其探测能力与发射频率、源距有关;方位电磁波响应对低阻采空区较敏感,但在高频发射时可以利用相位差信号实现对高阻采空区的探测。方位电磁波方法为煤矿井下水平孔煤岩界面和采空区测量提供了一种新技术手段,具有较大的应用潜力。      

反射槽波探测煤层断层构造的应用研究

在实际煤田地球物理勘探中,常规的地面地震勘探技术无法对煤层中的小断层、陷落柱、夹矸等微幅构造体进行精细的探测。相比于地面地震勘探,槽波地震勘探直接在煤层中激发,能量强,范围大,能够精确探测煤层中的微幅构造体。笔者等针对反射槽波地震数据的特征,给出了一种有效的反射槽波地震数据精细处理技术和流程,通过对频散分析以及槽波包络叠加等关键技术进行试验研究,提高反射槽波地震数据的成像精度,进而更准确地识别煤层中小断层等微幅构造。实际煤田反射槽波的应用试验表明,反射槽波勘探准确识别出煤层中的小断层构造,验证了反射槽波勘探技术的实用性以及本文反射槽波地震数据处理技术的有效性。     

东胜煤田乌拉素矿区水文地质特征及充水因素研究

近年不断发生的突水事故,给煤矿安全生产带来严重威胁,研究矿区水文地质特征,分析矿井充水因素有重要现实意义。根据东胜煤田乌拉素矿区地质勘探和水文地质资料,对煤层开采导水裂隙带高度进行计算,结果表明:直罗组底部、含煤系地层的裂隙承压水含水层和上部煤层采空区内的积水,是煤层开采时矿井涌水的主要充水水源,矿井充水通道有断层裂隙带、封闭不良钻孔、采动导水裂隙带;其中导水裂隙带会将上部煤层采空区积水导通,使充水强度增大,矿坑涌水量增加。建议开采过程中要做到边探边采,探采结合,预防突水问题。     

反射槽波探测煤层断层构造的应用研究

在实际煤田地球物理勘探中,常规的地面地震勘探技术无法对煤层中的小断层、陷落柱、夹矸等微幅构造体进行精细的探测。相比于地面地震勘探,槽波地震勘探直接在煤层中激发,能量强,范围大,能够精确探测煤层中的微幅构造体。笔者等针对反射槽波地震数据的特征,给出了一种有效的反射槽波地震数据精细处理技术和流程,通过对频散分析以及槽波包络叠加等关键技术进行试验研究,提高反射槽波地震数据的成像精度,进而更准确地识别煤层中小断层等微幅构造。实际煤田反射槽波的应用试验表明,反射槽波勘探准确识别出煤层中的小断层构造,验证了反射槽波勘探技术的实用性以及本文反射槽波地震数据处理技术的有效性。     

煤矿井下随掘地震震源特征及探测性能研究

煤矿智能化背景下,随掘地震已经成为掘进工作面安全掘进的地质保障关键技术之一,可实时、超前、精细探明掘进前方的隐蔽地质构造,如采空区、断层、陷落柱等,有效促进掘进生产安全高效。不同于广泛采用的反射槽波超前探测技术,随掘地震采用了掘进机掘进时震动信号作为激发源,替代了常规地震勘探中的炸药震源,具有震源绿色、安全、成本低、可重复、探掘同步等优点。由于掘进机震源在激发方式、能量、频率、带宽等方面与炸药震源差别较大,因此其探测性能受到很多关注。从随掘地震的震源机制、波场特征、传播距离、成像准确率等方面进行研究,详细分析其探测性能,认为随掘地震波场中槽波和横波发育,可利用槽波或横波进行超前探测;Y分量具有更好的信噪比优势,但在实际应用时考虑到反射面的走向,相同设备量情况下,Z分量更有优势;随掘地震的直达横波传播距离可达700 m以上,横波超前探测距离可达到300 m以上;随掘地震的直达槽波传播距离可达400 m 以上,槽波超前探测距离可达到170 m以上;常规掘进速度下,反射波叠加次数可达到16次,相比常规的一次探测,信噪比可提升4倍,有效提高了探测精度和准确度。后续将通过大量的随掘应用数据进一步修正随掘地震技术的性能参数。