矿井巷道-钻孔瞬变电磁二维拟地震反演方法及应用 被引量：19

1

作者 范涛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1804-1816,共13页

采空巷道严重威胁煤矿安全和矿工生命,因其体积规模较小,常规物探对其探测精度较差,钻探手段也很难准确命中目标,为解决采空巷道的精细探测问题,提出一种煤矿井下巷道-钻孔瞬变电磁探测方法。该方法属于一种定源动接收的二维工作方法,... 采空巷道严重威胁煤矿安全和矿工生命,因其体积规模较小,常规物探对其探测精度较差,钻探手段也很难准确命中目标,为解决采空巷道的精细探测问题,提出一种煤矿井下巷道-钻孔瞬变电磁探测方法。该方法属于一种定源动接收的二维工作方法,通过在孔口布设一固定不动的发射线框,在孔内沿钻孔移动接收探头进行三分量观测,进而实现对钻孔径向低阻地质异常体的高精度探测。该装置观测曲线形态复杂,反演难度大。通过基于CPU+GPU异步并行的时域有限差分三维数值模拟分析了其数据特征,提出了结合分时段和全时段波场反变换算法2者优势的基于相关的滑动时窗波场反变换算法对数据进行高精度波场转换,研究了二维装置的虚拟波场时距曲线特征,得出了相应的动校正算法,采用等效导电平面法构建了初始速度模型,最终在虚拟声波介质假设下通过共轭梯度全波形反演技术实现了巷道-钻孔瞬变电磁数据的拟地震反演。计算了三维数值模拟、水槽物理模拟和井下现场模拟资料的反演结果,对钻孔径向的小规模异常体取得了良好的成像效果。结合山西煤矿井下的工程实践,对该方法精细探测积水采空巷道性质、形态和规模的实用性和有效性进行了检验。研究表明:巷道-钻孔瞬变电磁探测方法是井下物探与钻探的有机结合与相互补充,能够有效应用于积水采空巷道探测。 展开更多

关键词 巷道-钻孔瞬变电磁法 滑动时窗波场反变换算法 虚拟波场动校正算法 拟地震反演 积水采空巷道

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隧(巷)道掘进工作面-钻孔瞬变电磁超前探测方法物理模拟试验研究 被引量：31

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作者 孙怀凤 程铭 +6 位作者 宿传玺 李术才 王世睿 张乐文 范秋雁 李海燕 李凯 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期2110-2115,共6页

隧(巷)道掘进工作面-钻孔瞬变电磁超前探测方法是在隧(巷)道超前钻孔的基础上,将接收传感器置于钻孔之中,沿钻孔不同深度进行测量,形成瞬变电磁响应的深度-时间剖面曲线,进而判定掘进工作面前方是否存在含水构造。物理模拟试验显示:在... 隧(巷)道掘进工作面-钻孔瞬变电磁超前探测方法是在隧(巷)道超前钻孔的基础上,将接收传感器置于钻孔之中,沿钻孔不同深度进行测量,形成瞬变电磁响应的深度-时间剖面曲线,进而判定掘进工作面前方是否存在含水构造。物理模拟试验显示:在使用较小发送磁矩情况下,深部很难观测到有效信号;使用较大发送磁矩激发时,晚期时间和深部会出现感应电压方向反号的现象,利于判断异常体的存在,且掘进工作面前方存在高阻或低阻目标时观测曲线在幅值和方向反号时间上均存在明显差异,可以判断掘进工作面前方是否存在异常构造。该方法利用已有钻孔开展探测,不需要增加额外成本,可提高判定灾害源是否存在的精度。 展开更多

关键词 隧(巷)道 超前地质预报 掘进工作面-钻孔瞬变电磁 物理模拟

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灰岩巷道中矿井瞬变电磁法探水效果分析 被引量：12

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作者 吴超凡 邱占林 金其中 《矿业安全与环保》 北大核心 2013年第5期67-70,共4页

查明掘进巷道前方含水体的具体位置及其赋水性,可以指导煤矿的安全生产与建设。矿井瞬变电磁法作为一种非接触式探测技术在水害探查中发挥着重要的作用。介绍了瞬变电磁场响应特征,阐述了全空间视电阻率计算以及时深转换等处理方法,并... 查明掘进巷道前方含水体的具体位置及其赋水性,可以指导煤矿的安全生产与建设。矿井瞬变电磁法作为一种非接触式探测技术在水害探查中发挥着重要的作用。介绍了瞬变电磁场响应特征,阐述了全空间视电阻率计算以及时深转换等处理方法,并在河南某矿灰岩巷道跟踪超前探测试验中得到应用,2次探测均采用半圆形观测系统,分别探测巷道顶板上方45毅、顺巷道掘进、巷道底板下方45毅共3个方向的视电阻率,经后期钻探验证,探测结果与实际情况基本吻合,效果较好。 展开更多

关键词 灰岩巷道 矿井瞬变电磁法 水害 视电阻率

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矿井全空间孔中瞬变电磁响应积分方程法数值模拟研究 被引量：28

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作者 陈丁 程久龙 王阿明 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期4182-4193,共12页

基于地面-钻孔瞬变电磁法,将发射源布设于煤矿巷道中,而将接收探头放置在钻孔内,从上至下依次观测,形成矿井巷道-钻孔瞬变电磁法.为了研究巷道全空间条件下巷道-钻孔瞬变电磁场的响应特征,选取煤层底板受水害威胁的代表性地层为研究对象... 基于地面-钻孔瞬变电磁法,将发射源布设于煤矿巷道中,而将接收探头放置在钻孔内,从上至下依次观测,形成矿井巷道-钻孔瞬变电磁法.为了研究巷道全空间条件下巷道-钻孔瞬变电磁场的响应特征,选取煤层底板受水害威胁的代表性地层为研究对象,建立煤层底板存在含水低阻地质异常体的三维数学模型,采用积分方程法进行数值模拟,结果表明:相对高阻的煤层侧帮对孔内垂向感应电动势的影响较小,而对孔内水平感应电动势除浅部约30m内影响相对较大外,对深部影响较小.当煤层底板含水平低阻板状异常体时,在对异常体的纵向分辨率和异常响应的延续时间方面,孔内感应电动势的水平分量相对优于垂向分量,但垂向感应电动势的幅值强于水平感应电动势.因此,实际观测时,不仅要观测孔内感应电动势的垂向分量,也要观测水平分量. 展开更多

关键词 矿井巷道-钻孔瞬变电磁 全空间 低阻地质异常体 积分方程法 三维数值模拟

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积水采空区地面-钻孔瞬变电磁探测技术 被引量：26

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作者 王鹏 程建远 +2 位作者 姚伟华 李明星 王益 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期2502-2508,共7页

小煤窑积水采空区威胁煤矿安全生产,为有效识别钻孔旁侧遗漏的积水采空区并确定其空间位置,采用地面发射阶跃磁场、钻孔中接收三分量感应场的观测方式进行地面-钻孔瞬变电磁探测。通过构建积水采空区地电模型,正演分析了异常的响应特征... 小煤窑积水采空区威胁煤矿安全生产,为有效识别钻孔旁侧遗漏的积水采空区并确定其空间位置,采用地面发射阶跃磁场、钻孔中接收三分量感应场的观测方式进行地面-钻孔瞬变电磁探测。通过构建积水采空区地电模型,正演分析了异常的响应特征及异常场随异常体电阻率、规模和相对钻孔距离变化的规律。计算结果表明:异常场的3个分量均响应明显, X,Y分量过零点与Z分量极值点对应异常体深度;X,Y分量幅值相对较小,但为纯异常场,便于识别和提取;Z分量幅值相对较强,但异常场为背景场的千分之一,不易识别和提取;由于更接近异常体,地面-钻孔观测方式相比地面瞬变电磁采集到的Z 分量异常信号更强;异常响应强度随异常体电阻率降低、规模增大、距离减小而增强。基于等效电流环理论,设计了最小二乘约束反演算法,通过反演拟合异常场能获得异常体的中心坐标、倾角、尺寸等参数,实现异常体的空间定位。在陕西省榆林市某煤矿使用地面-钻孔瞬变电磁法开展积水采空区探测实验,采集的 X,Y 分量数据在目标层附近表现明显的异常响应特征,通过对1.0 ms和1.3 ms的异常场数据进行反演拟合,发现并推断钻孔北侧存在小煤窑积水采空区,反演结果得到后期钻孔验证,与实际揭露情况吻合。理论分析与现场实验证明:地面钻孔瞬变电磁法能有效探测到钻孔旁侧的积水采空区,实现“一孔多用”并突破“一孔之见”,为小煤窑积水采空区的精细探查提供了一种新的地球物理勘探手段。 展开更多

关键词 积水采空区 地面-钻孔瞬变电磁法 观测方式 正演模拟 三分量感应场

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封闭不良钻孔矿井瞬变电磁法超前精细探测研究 被引量：12

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作者 黄忠正 姜国庆 +4 位作者 王军 程久龙 马智 田楚霄 辛成涛 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期142-148,共7页

封闭不良钻孔不同程度地连通含水层,形成隐蔽性较强的导水通道,对巷道掘进和工作面回采构成水害威胁。基于全空间瞬变电磁理论,构建掘进工作面前方封闭不良钻孔三维地质−地球物理模型,模拟研究封闭不良钻孔影响区模型的全空间瞬变电磁... 封闭不良钻孔不同程度地连通含水层,形成隐蔽性较强的导水通道,对巷道掘进和工作面回采构成水害威胁。基于全空间瞬变电磁理论,构建掘进工作面前方封闭不良钻孔三维地质−地球物理模型,模拟研究封闭不良钻孔影响区模型的全空间瞬变电磁场响应特征,进而探讨矿井瞬变电磁法用于封闭不良钻孔超前探测的有效性。数值模拟结果表明,封闭不良钻孔附近含水体在感应电动势多测道图上表现为幅值增强,异常特征明显。结合宁夏双马煤矿I0104_(1)08工作面运输巷掘进工作面前方封闭不良钻孔超前探测工程开展应用研究,探测结果显示,在钻孔位置的煤层顶板出现局部低阻,表明该钻孔具有一定的导水性,引起顶板局部相对富水性增强。研究结果表明,封闭不良钻孔导致的局部富水性增强可以引起典型且易于识别的瞬变电磁场响应。采用矿井瞬变电磁法进行超前探测,并结合精细化处理解释可以有效查明钻孔附近岩层的相对富水特征,进而对封闭不良钻孔的导水性进行评价,为封闭不良钻孔的治理提供依据,保障矿井安全生产。 展开更多

关键词 封闭不良钻孔 矿井瞬变电磁法 超前探测 数值模拟 导水通道

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矿井瞬变电磁探测技术在煤系地层探测中的研究与应用 被引量：5

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作者 王东伟 刘志新 +1 位作者 武俊文 许云磊 《煤炭工程》 北大核心 2012年第4期73-75,共3页

文章介绍了矿井瞬变电磁探测技术的基本原理、视电阻率计算公式、装置与施工技术及数据处理特点,并在万年矿13208工作面机巷掘进的迎头进行了现场应用,探测结果表明,通过对采集到的数据进行处理,绘制视电阻率等值线断面图,结合地质资料... 文章介绍了矿井瞬变电磁探测技术的基本原理、视电阻率计算公式、装置与施工技术及数据处理特点,并在万年矿13208工作面机巷掘进的迎头进行了现场应用,探测结果表明,通过对采集到的数据进行处理,绘制视电阻率等值线断面图,结合地质资料可以准确判定地质异常区域的位置和富水性强弱。 展开更多

关键词 矿井瞬变电磁法 巷道迎头 煤层工作面 地质异常区 矿井突水

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基于三维有限元法的巷道影响特征

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作者 王国富 聂杰力 +1 位作者 张法全 叶金才 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期116-119,共4页

在矿井瞬变电磁法探测中,巷道空间对探测结果存在影响,不利于探测资料的解释。采用三维有限元法,通过建立地质模型模拟了有无巷道时瞬变电磁场的分布情况,绘制了10 us和0.1 ms时刻有无巷道以及巷道不同长度和高度下XOZ平面磁场强度等值... 在矿井瞬变电磁法探测中,巷道空间对探测结果存在影响,不利于探测资料的解释。采用三维有限元法,通过建立地质模型模拟了有无巷道时瞬变电磁场的分布情况,绘制了10 us和0.1 ms时刻有无巷道以及巷道不同长度和高度下XOZ平面磁场强度等值线分布图。结果表明:磁场在高阻区扩散速度比低阻区慢;巷道长度的变化对巷道长度方向磁场分布影响较大;巷道高度的变化对巷道上下方磁场分布影响较大。巷道空间在早期对磁场分布影响较大,晚期则影响不大,这为探测资料异常的解释提供了理论依据。 展开更多

关键词 矿井瞬变电磁 巷道 三维有限元法 数值模拟

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煤矿巷道快速掘进的“长掘长探”技术 被引量：49

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作者 程建远 陆自清 +2 位作者 蒋必辞 李鹏 王盼 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期404-412,共9页

煤矿巷道掘进效率低是造成采掘失调的主要原因,而掘进巷道超前探测距离短、精度低,且与巷道掘进存在施工时间、作业空间和探测环境上的矛盾,是导致掘进效率偏低的地质因素,常规的“短掘短探”技术已经不能适应巷道快速掘进对长距离、高... 煤矿巷道掘进效率低是造成采掘失调的主要原因,而掘进巷道超前探测距离短、精度低,且与巷道掘进存在施工时间、作业空间和探测环境上的矛盾,是导致掘进效率偏低的地质因素,常规的“短掘短探”技术已经不能适应巷道快速掘进对长距离、高精度地质超前探测的技术需求。“长掘长探”的工作模式是以煤矿井下千米定向钻机施工的主孔与分支孔为基础,实现对掘进巷道前方煤层赋存形态、隐蔽致灾地质因素的长距离探查;在定向长钻孔中采用钻孔瞬变电磁、钻孔地质雷达和方位自然伽马等孔中物探新技术,对钻孔径向30 m范围的地质构造、富水异常区进行探测,满足了快速掘进巷道前方长距离、高精度、全方位构造探测和隐患排查的地质需求。工程实践表明:基于“定向长钻孔+孔中物探”的“长掘长探”技术,实现了沿掘进巷道方向的“长距离”探测、巷道周围近距离高精度探测,为巷道安全、快速掘进提供了地质依据;同时,“长掘长探”技术能够满足井下探放水防治水细则的要求,解决了超前探测与快速掘进在施工时间、作业空间和探测环境上的冲突,有助于提高巷道快速掘进的有效时间,具有较好的技术适应性和推广价值,将为今后煤矿巷道快速掘进的高精度长距离超前探测提供可靠的地质保障。 展开更多

关键词 煤矿巷道 “短掘短探” 快速掘进 “长掘长探” 定向长钻孔 钻孔瞬变电磁 钻孔雷达

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中国煤炭矿井物探技术现状及展望 被引量：10

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作者 张鹏 《工矿自动化》 北大核心 2017年第3期20-23,共4页

在总结以槽波地震法、矿井瞬变电磁法、井下钻孔测斜为代表的煤炭矿井物探技术发展历程的基础上,指出在全空间、多场耦合、正反演等方面加强矿井物探方法理论基础研究,从不同物性联合反演、多参数对比识别等方面提高矿井物探精细探查水... 在总结以槽波地震法、矿井瞬变电磁法、井下钻孔测斜为代表的煤炭矿井物探技术发展历程的基础上,指出在全空间、多场耦合、正反演等方面加强矿井物探方法理论基础研究,从不同物性联合反演、多参数对比识别等方面提高矿井物探精细探查水平,研发满足防爆要求的智能化、轻便化矿井物探装备是矿井物探技术的发展方向。 展开更多

关键词 矿井物探 煤炭开采 槽波地震法 矿井瞬变电磁法 井下钻孔测斜

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掘进巷道构造富水性电法探测综合应用研究 被引量：12

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作者 肖乐乐 魏久传 +4 位作者 牛超 翟培合 施龙青 尹会永 朱鲁 《煤矿开采》 北大核心 2015年第3期21-24,共4页

从电法超前探测技术的应用原理、实施方法等方面分析,分别阐述了目前二维直流电法、瞬变电磁法、三维高密度等超前探测方法的优缺点和在实际应用中的适用条件。根据井下巷道现场工作环境,采用矿井三维高密度超前探测技术、矿井瞬变电磁... 从电法超前探测技术的应用原理、实施方法等方面分析,分别阐述了目前二维直流电法、瞬变电磁法、三维高密度等超前探测方法的优缺点和在实际应用中的适用条件。根据井下巷道现场工作环境,采用矿井三维高密度超前探测技术、矿井瞬变电磁超前探测技术,对掘进巷道前方断层富水带进行综合探测并对比分析。探测结果表明:三维高密度电法较矿井瞬变电磁方法具有更广的适用性、抗干扰能力;矿井瞬变电磁方法具有较高的低阻分辨能力、一定的探测方向性;两者综合应用于巷道前方构造富水区探测中具有互补性强、精度高等特点。 展开更多

关键词 掘进巷道 超前探测 三维高密度电法 矿井瞬变电磁

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