更全的杂志信息网

透射槽波层析成像在煤矿工作面隐伏构造探测中的应用

更新时间:2009-03-28

在煤矿综合机械化生产过程中,常因遇到工作面内部隐伏的小断层、陷落柱等地质异常体而造成较大的经济损失甚至人员伤亡。因此,在工作面回采之前,探明其中隐伏构造,对于工作面的安全、高效开采具有重要意义。在诸多构造勘探方法中,地震勘探因其独有的优势而被广泛应用。目前地面采区高分辨率三维地震勘探可以探测较大的构造发育情况和煤层底板形态,但随着矿井向深部延拓,地面地震勘探要全部查明落差几米的小断层及其他规模较小的隐伏地质异常难度较大。槽波地震勘探作为地震勘探方法的一个分支,具有分辨率高、抗干扰能力强、接近目标地质体的特点,能够探测较小的隐伏地质构造、煤层厚度变化等。因此,近几年来槽波勘探的应用日益广泛[1-4]

对于一盒好的牛奶,除了有优质奶源的保障,还要有先进的生产技术支撑。长期以来,新希望雪兰牛奶严格把控质量管理,不断精进生产技术。特别是开展优质乳工程以来,为达标准,雪兰优质乳团队按美国POM标准严格对杀菌机稳定性测试,最大程度保留了活性物质。一系列生产工艺的提升,使雪兰成为全国第一家优质乳工程认证企业,也为云南乳产业发展奠定坚实基础。

1 槽波勘探原理及方法

1.1 槽波的形成

在地质剖面中,地震波在煤层顶底板中的传播速度远高于煤层,煤层在顶底板间属于一个低速夹层,在物理上构成一个“波导”。在煤层中激发的地震波能量会由于顶底板间的多次全反射被禁锢在煤层中,相互叠加干涉,从而形成槽波。槽波地震勘探就是利用在煤层中激发和传播的导波,探查煤层内地质结构、构造和岩性的一种地球物理方法[5]。槽波的形成与传播过程如图1所示。

  

图1 槽波的形成与传播示意图

1.2 槽波勘探方法

槽波在单一稳定的煤层中传播时,相对较为稳定。在遇到小构造、煤层厚度变化、夹矸等地质条件发生改变时,槽波的能量(振幅)、频率、速度等相关信息均会发生改变。槽波勘探就是通过接收到的槽波信息分析煤层地质条件的变化情况。根据激发和接收位置关系的不同,槽波勘探分为透射法和反射法两种[6-8],其原理如图2所示。

  

(a)透射法槽波勘探

  

(b)反射法槽波勘探

 

图2 槽波勘探方法原理示意图

采用透射法探测时,检波器阵列和炮点阵列分别布置在回采工作面的两侧,一侧激发,另一侧接收;采用反射法探测时,检波器阵列和炮点阵列分别布置在同一条巷道。煤层中传播的槽波遇到反射界面时会发生反射,对于透射法而言,接收到的槽波信号会相对减弱;对于反射法而言,则是能够接收到有效反射槽波信息。槽波的两种探测方法均是通过接收到地震记录中槽波信息的有无、强弱等关键信息来判断槽波传播路径中煤层的连续性情况,结合炮点、检波点位置关系及已知地质资料来推断地质异常体的位置信息及其性质[9]

2 透射槽波层析成像方法

称式(1)为射线投影。其中I0为震源处槽波振幅值,I为沿路径L传播后槽波振幅值,二者均可测定,由此可求出对层析成像而言,由一系列不同路径得到的投影数据求出被积函数μ,即获取μ的平面分布。

由槽波传播理论可知,对于被探测工作面xy上,衰减系数为关于xy的函数,即μ=μ(x,y),则在某一方向l上沿路径L的总衰减量为:

 

(1)

透射槽波探测法利用从接收到的槽波数据提取有效信息,采用层析成像技术,反演煤层物性参数,从而对煤层中隐伏地质构造进行成像[10]。在地震勘探领域,透射勘探常用的成像参数有速度、能量(衰减)、频率等信息。在此以槽波衰减系数为例,说明槽波成像方法。

将平面xy划分为m个不重叠的小区域si(i=1,2,…,m),区域内共有n条射线穿过,设射线Lj(j=1,2,…,n)与小区域每个si相交部分的长度为aij,根据离散图像重建原理,重建离散图像的线性方程为:

 

(2)

对于槽波衰减层析成像而言,投影数据Rjf即为透射槽波能量τj,向量f为离散象元内衰减系数的平均值。离散图像重建就转化为由透射槽波能量τj,估算图像向量即被探测地质体的衰减系数向量f的问题。代入实测地震数据,式(2)为一大型稀疏矩阵组成的线性方程组。其求解通常采用迭代的方法,目前衰减反演成像常用的算法有反投影技术(BPT)、代数重建技术(ART)、联合迭代重建技术(SIRT)、联合代数重建技术(SART),以及最小二乘QR分解技术(LSQR)等。实际应用中,通常以BPT定义初始模型,选用合理迭代算法进行反演成像[11-14]

3 透射槽波构造探测应用及效果分析

3.1 工作面概况

本次槽波勘探地点选定为某矿三采区首采工作面。探测工作面长度1 000 m,开切眼宽度250 m,工作面煤层赋存情况较为稳定,无夹矸,煤层平均厚度2.55 m,顶底板岩性主要以泥岩和粉砂岩为主,适宜槽波的产生与传播。根据巷道掘进揭露情况及相邻区域的地质资料推断,该回采工作面内部有可能存在小型隐伏地质构造。

3.2 观测系统设计及数据采集

根据勘探任务及现场条件,本次透射槽波勘探激发点布置在回风巷,道间距10 m,共布置102个检波点,采用气囊式两分量水平检波器接收,为避免表层低速带的影响,检波孔布设在巷道煤层中部,孔深2 m;炮点布置在胶带巷,炮点距10 m,共布置炮点95个,炮孔深2 m,每炮药量150 g,采用炮泥封孔,瞬发电雷管激发。图3为11号、38号炮点透射槽波单炮记录,可以看出,首先到达的是直达纵波(P波)、横波(S波),之后有明显透射槽波组,最后是能量最强的透射槽波的埃里相。其中槽波埃里相明显,能量较稳定,说明槽波穿透区域煤层稳定,槽波发育情况良好。

后压浆对桩端承载力及桩侧阻力增强的分析…………………………………………… 余俊,宋立,汪林(10-72)

  

(a)11号炮点单炮记录

  

(b)38号炮点单炮记录

 

图3 透射槽波单炮记录

3.3 透射槽波数据处理及解释

透射槽波信号分析处理的目的是压制噪声和干扰,识别和提取槽波的埃里相成分,选取所需成像参数对地质异常体进行定位和成像,其数据处理流程见图4。

  

图4 透射槽波数据处理流程

[3] 胡国泽,滕吉文.槽波地震勘探技术在预防煤矿灾害方面的研究与应用[C]// 中国地球物理学会年会,2011.

中国英语学习者的实验在被试所在中学或大学的教师办公室进行,英语母语者分别在各自所在大学的图书馆中进行,一次仅有一个被试在房间中接受测试。被试首先阅读实验要求,然后开始测试。在电脑的自测步速阅读完成后,被试还要做二语水平测试,并填个人语言背景表。二语水平测试题选自Oxford Proficiency Test,共50道语法选择题,用以检测学生的二语语法水平。所有学生均未在之前做过这一测试。语法选择题每题1分,小于30分被界定为低水平;30~35分为低到中等水平;35分以上为中等以上水平。

图5为本次透射槽波勘探提取衰减系数层析成像图。图中灰度代表透射槽波衰减系数,深色表示衰减系数较大,接收透射槽波能量较弱,说明该区域内煤层连续性较差,可能存在断层、陷落柱等构造;浅色表示衰减系数较小,接收槽波能量较强,煤层连续性较好。图中有1号、2号两处衰减较强的区域,1号异常区呈片状分布,结合巷道揭露的实际地质情况,该区域解释为陷落柱发育区;2号异常区整体呈带状分布,该区域解释为断层发育区。3号、4号异常区是衰减相对较强的区域,根据异常区发育情况解释为小断层发育区。其中,从巷道掘进揭露情况来看,1号异常区实为陷落柱发育区;工作面已经回采至2号异常区位置,工作面中实际揭露了一正断层,落差约为5.5 m,实际揭露情况与勘探结果较吻合。

  

图5 透射槽波衰减系数层析成像图

4 结语

[9] 左德堃,马超群,李新田,等.槽波地震法探测煤层的不连续构造[J].煤炭科学技术,1986(3):18-22.

在索罗斯大举进攻香港金融市场的时候,鄂志寰也在密切关注香港金融市场的变化。最紧张的时刻几乎是一天出一份跟踪报告。她表示,索罗斯操作汇率的手法非常复杂,表面上在攻击汇市,事实上要从股市赚钱。一方面囤积港币,推高港股,做空恒指期货,接着疯狂抛售港元,迫使香港提高利率来维持联系汇率,最后静待恒指暴跌,以赚取暴利。

[6] 崔焕玉,朱建民.槽波地震技术探测煤矿地质构造[J].煤炭与化工,2013,36(5):79-81.

[1] 胡国泽,滕吉文,皮娇龙,等.井下槽波地震勘探——预防煤矿灾害的一种地球物理方法[J].地球物理学进展,2013,28(1):439-451.

长三角地区专利申请量、授权量均位于全国前列。2017年,长三角地区三省一市每万人口发明专利拥有量均进入全国省份排名前十位;专利申请量占全国的32.4%;每万人口发明专利拥有量远高于全国平均水平,达到22.85件。

数据处理过程中,原始数据结合采集观测系统,进行格式转换、道编辑等预处理后,完成数据频谱分析、速度分析、频散分析,之后进行能量校正和埃里相带通滤波。对于槽波数据处理而言,速度分析主要用于分析槽波的埃里相的速度,为后续叠加及偏移处理提供参数,同时也可用来作为识别槽波的标志;频散分析的实质就是从实测的透射槽波记录中提取群速度和相速度曲线,通过频散分析,不但可以证实槽波的存在,而且可以用来进行煤层结构及工作面内异常体的探测。在槽波资料的分析处理中,通过频谱分析来解析槽波与P波、S波的频谱差异,进而利用窄带滤波来提取埃里相位或分离P波和S波,也可以提取P波、S波、槽波的频谱特征参数进行CT成像。对于透射槽波勘探,一般提取能量(振幅)、速度等有效信息进行层析成像。

[4] 乐勇,王伟,申青春,等.槽波地震勘探技术在工作面小构造探测中的应用[J].煤田地质与勘探,2013(4):74-77.

[5] 刘天放.槽波地震勘探[M].徐州:中国矿业大学出版社,1994.

参考文献

[2] 王顺,聂秀英.利用槽波地震探测技术对煤矿复杂地质构造的预测[C]// 煤炭工业技术委员会地质分会/中国煤炭学会矿井地质专业委员会2001年学术年会论文集,2001.

伴随“五位一体”总体布局向前推进,中老年舞蹈逐渐走进人们的视野,受到中老年人的喜爱。中老年舞蹈活动场所以广场、公园和社区为主,同时,中老年舞蹈的参与者大都是退休人员,因而他们的年龄相对偏大,这也说明他们身体灵活度稍差,不适宜幅度大、剧烈性的舞蹈动作。他们中大多数人缺乏必要的舞蹈基础,动作不协调现象是大多数人的常态,但却拥有强烈的求知欲,肯不断学习新的舞蹈动作。新时期,人们越来越注重健康的生活方式,使得中老年舞蹈成为深受中老年青睐的活动之一。因此,做好中老年舞蹈的培训与辅导工作需要引起群众文艺工作者的高度重视。

[7] 任亚平.槽波地震勘探在煤矿大型工作面的应用[J].煤田地质与勘探,2015(3):102-104.

[8] 廉洁,李松营,王伟,等.槽波地震勘探技术在义马矿区的应用[J].煤炭科学技术,2015,43(12):162-165.

回采工作面透视槽波能量强弱与煤层的连续性密切相关。通过对槽波能量衰减情况的分析,可准确判断工作面内地质构造发育情况,结合层析成像算法,可对可能存在的隐伏构造进行定位,有较好的应用前景。

[10] 何文欣.槽波波速CT成像技术及其应用[J].矿业安全与环保,2017,44(1):49-52.

[11] 姬广忠,程建远,胡继武,等.槽波衰减系数成像方法及其应用[J].煤炭学报,2014,39(S2):471-475.

[12] 马士趁,杨思通,朱鲁,等.透射法槽波地震勘探在煤矿小构造探测中的应用[J].煤炭技术,2016,35(6):98-99.

PCDH10在非小细胞肺癌中的表达及PCDH10过表达对A549细胞功能的影响(张 洁)(9):847

[13] 傅皓淳.煤田槽波地震勘探中层析成像技术应用研究[D].北京:中国地质大学(北京),2015.

[14] 钱建伟,李德春.Love型槽波的基本特性研究[J].中国煤炭地质,2013(9):52-54.

与相关标准如GB/T 20257.1―2007《国家基本比例尺地图图式 第1部分:1∶500 1∶1 000 1∶2 000地形图图式》、GB/T 13923―2006《基础地理信息要素分类与代码》以及GB/T 20258的其他比例尺基础地理信息要素数据字典标准进行了协调。在标准修订中,部分要素的新增与修改主要来源于GB/T 20257.1图式标准。

 
段天柱
《矿业安全与环保》 2018年第02期
《矿业安全与环保》2018年第02期文献

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息 粤ICP备2023046998号