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煤层采动覆岩富水性变化规律瞬变电磁法动态监测
被引量：
22
1
作者
胡雄武
徐虎
+2 位作者
彭苏萍
张平松
付茂如
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第5期1576-1586,共11页
黄河流域中上游煤炭资源的大规模开发已造成生态环境的持续恶化,掌握煤炭开采对地下水系统的影响规律有助于实现煤炭资源开发与生态环境保护的协调发展。以陕北柠条塔煤矿南翼为研究区,通过地质与地电条件的分析,建立了地电模型;基于时...
黄河流域中上游煤炭资源的大规模开发已造成生态环境的持续恶化,掌握煤炭开采对地下水系统的影响规律有助于实现煤炭资源开发与生态环境保护的协调发展。以陕北柠条塔煤矿南翼为研究区,通过地质与地电条件的分析,建立了地电模型;基于时域电磁场理论,模拟分析了正常(不含水)和异常(局部含水)地电模型条件下瞬变电磁场的扩散过程和发射回线中心点电压曲线的衰减特征,结果反映10 ms内含水异常体的瞬变电磁场响应明显,且不同层位含水体的响应时间和幅值有较大差异,从理论上表明了利用瞬变电磁法探测研究区地下水的可行性。针对研究区测试条件,结合数值模拟和现场试验结果,确定选择25 Hz的发射频率有利于瞬变电磁场衰减早、中期数据的获取。通过对研究区地层的瞬变电磁场动态监测,对比分析了2^(-2)煤层开采前后地层在纵横向上的电性变化特征,表明煤层开采总体上降低了直罗组(J2z)和延安组(J2y5)岩层的富水性,且相对富水区位置从采前的中至北部变化为采后稳定期的东北部,指出富水性的变化与地层结构的改变、上覆土层隔水性能的变化以及地下水补给等密切相关,进一步反映了煤炭开采对地下水系统具有显著影响。最后,讨论认为瞬变电磁动态监测结果有一定的局限性,应进一步综合研究区其他成果从整体上揭示煤层开采对地下水系统的影响规律,从而为该矿区生态环境保护与修复提供参考。
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关键词
煤炭开采
采动覆岩
富水性
瞬变电磁法
动态监测
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职称材料
采煤工作面底板水视电阻率全方位探测方法
被引量：
18
2
作者
胡雄武
孟当当
+1 位作者
张平松
吴荣新
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第8期2369-2376,共8页
深部煤层开采受下伏灰岩水害威胁日益严重,探测采煤工作面底板富水区是保障安全生产的一项重要工作。目前,矿井电法是富水区探测的主要手段之一,但存在对富水区定位不准的问题。为进一步提高对采煤工作面底板岩层富水区的判定精度,在充...
深部煤层开采受下伏灰岩水害威胁日益严重,探测采煤工作面底板富水区是保障安全生产的一项重要工作。目前,矿井电法是富水区探测的主要手段之一,但存在对富水区定位不准的问题。为进一步提高对采煤工作面底板岩层富水区的判定精度,在充分分析单巷电法和双巷电透视法优缺点的基础上,通过对视电阻率观测与反演方法的改进,提出视电阻率全方位探测方法。以全空间球状模型为例,给出了球状模型外空间中任意三极装置的视电阻率表达式。针对采煤工作面内侧、巷道和外侧底板不同位置的5个低电阻率模型,分别计算了全方位和双巷透视视电阻率数据,通过三维反演分别获得了采煤工作面底板岩层的电阻率图像,对比可见:①在平面上,前者的低阻核心区与5个模型位置一致;后者的低阻核心区与工作面内侧及巷道底板的3个模型位置一致,而与工作面外侧底板的2个模型位置存在误差,误差系数分别为1.0和2.0,反映工作面外侧模型距离巷道越远,误差则越大;②在垂向上,两者对模型深度的判定均存在不同程度的误差,但相比而言,前者定位误差小,对模型深度的判定更准确。分析结果表明在全方位视电阻率反演过程中,单巷测深数据与双巷透视数据之间能够相互约束,促使低电阻率球状模型的准确归位,体现了全方位视电阻率探测方法的优越性。工程实践进一步表明了该方法的准确性和可靠性。
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关键词
采煤工作面
底板水
视电阻率
全方位探测
深部煤层
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职称材料
黏弹TI煤层介质3层模型Love槽波频散与衰减特征
被引量：
6
3
作者
姬广忠
吴荣新
+3 位作者
张平松
郭立全
胡泽安
焦文杰
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期566-577,共12页
煤层是典型的黏弹各向异性介质,将黏弹性和各向异性两种性质结合起来的槽波研究较少。以弱各向异性煤层为研究对象,应用Thomsen等效介质理论,采用Kelvin-Voigt黏弹性模型,研究了黏弹TI(Transverse Isotropy)介质3层水平层状模型Love槽...
煤层是典型的黏弹各向异性介质,将黏弹性和各向异性两种性质结合起来的槽波研究较少。以弱各向异性煤层为研究对象,应用Thomsen等效介质理论,采用Kelvin-Voigt黏弹性模型,研究了黏弹TI(Transverse Isotropy)介质3层水平层状模型Love槽波频散与衰减特征;推导了3层水平介质的Love槽波频散方程解,可以计算品质因子随频率变化的情况;分析了各向异性参数γ、煤层横波品质因子Q_(s)值变化及煤层Q_(s)随频率变化对Love槽波频散、品质因子和衰减曲线的影响;模拟了煤层Q_(s)=10和Q_(s)=20时三维槽波波场传播过程。结果表明:TI介质和各向同性介质的槽波品质因子和衰减系数基阶曲线差别小,各向异性参数γ对Love槽波品质因子和衰减系数影响较小;煤层Q_(s)对Love槽波频散曲线影响很小,主要影响槽波品质因子和衰减系数曲线,煤层Q_(s)=10时槽波衰减系数值比Q_(s)=20和30时大很多;目前煤层Q_(s)在0~1000 Hz内是否随频率变化尚无定论,假设煤层Q_(s)随频率线性减小,各阶槽波品质因子曲线低频部分差异很小,高频部分差异变大,当Q_(s)减小到10时,槽波衰减系数随频率增长很快;对于三维槽波波场,煤层Q_(s)=20时透射Love槽波和基阶Rayleigh槽波能量较强,而Q_(s)=10时这些波衰减很快,对面巷道接收不到,说明实际工程中接收不到这些波的原因很可能是由于煤层Q_(s)很小;针对实际工作面探测中接收不到Love槽波和基阶Rayleigh槽波的情况,可以利用速度较高、衰减相对较小的高阶Rayleigh槽波探测。
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关键词
煤层
Love槽波
黏弹
TI介质
频散
衰减
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职称材料
题名
煤层采动覆岩富水性变化规律瞬变电磁法动态监测
被引量：
22
1
作者
胡雄武
徐虎
彭苏萍
张平松
付茂如
机构
安徽理工大学
深部煤层采动响应与
灾害
防控国家
重点
实验室
安徽理工大学矿山地质灾害防治与环境保护安徽普通高校重点实验室
安徽理工大学
地球
与环境
学院
中国矿业
大学
(北京)煤炭资源与安全开采国家
重点
实验室
中国矿业
大学
(北京)
矿山
生态修复研究院
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第5期1576-1586,共11页
基金
安徽省自然科学基金资助项目(1808085QD102)
陕煤集团重大资助项目(2018SMHKJ-A-J-03)
国家自然科学基金资助项目(41702177)。
文摘
黄河流域中上游煤炭资源的大规模开发已造成生态环境的持续恶化,掌握煤炭开采对地下水系统的影响规律有助于实现煤炭资源开发与生态环境保护的协调发展。以陕北柠条塔煤矿南翼为研究区,通过地质与地电条件的分析,建立了地电模型;基于时域电磁场理论,模拟分析了正常(不含水)和异常(局部含水)地电模型条件下瞬变电磁场的扩散过程和发射回线中心点电压曲线的衰减特征,结果反映10 ms内含水异常体的瞬变电磁场响应明显,且不同层位含水体的响应时间和幅值有较大差异,从理论上表明了利用瞬变电磁法探测研究区地下水的可行性。针对研究区测试条件,结合数值模拟和现场试验结果,确定选择25 Hz的发射频率有利于瞬变电磁场衰减早、中期数据的获取。通过对研究区地层的瞬变电磁场动态监测,对比分析了2^(-2)煤层开采前后地层在纵横向上的电性变化特征,表明煤层开采总体上降低了直罗组(J2z)和延安组(J2y5)岩层的富水性,且相对富水区位置从采前的中至北部变化为采后稳定期的东北部,指出富水性的变化与地层结构的改变、上覆土层隔水性能的变化以及地下水补给等密切相关,进一步反映了煤炭开采对地下水系统具有显著影响。最后,讨论认为瞬变电磁动态监测结果有一定的局限性,应进一步综合研究区其他成果从整体上揭示煤层开采对地下水系统的影响规律,从而为该矿区生态环境保护与修复提供参考。
关键词
煤炭开采
采动覆岩
富水性
瞬变电磁法
动态监测
Keywords
coal mining
overlying strata
water abundance
transient electromagnetic method
dynamic monitoring
分类号
TD745 [矿业工程—矿井通风与安全]
P631.325 [天文地球—地质矿产勘探]
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职称材料
题名
采煤工作面底板水视电阻率全方位探测方法
被引量：
18
2
作者
胡雄武
孟当当
张平松
吴荣新
机构
安徽理工大学
深部煤层采动响应与
灾害
防控国家
重点
实验室
安徽理工大学矿山地质灾害防治与环境保护安徽普通高校重点实验室
安徽理工大学
地球
与环境
学院
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第8期2369-2376,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(41702177)
安徽省自然科学基金资助项目(1808085QD102)
安徽省高等学校自然科学重点资助项目(KJ2016A192)
文摘
深部煤层开采受下伏灰岩水害威胁日益严重,探测采煤工作面底板富水区是保障安全生产的一项重要工作。目前,矿井电法是富水区探测的主要手段之一,但存在对富水区定位不准的问题。为进一步提高对采煤工作面底板岩层富水区的判定精度,在充分分析单巷电法和双巷电透视法优缺点的基础上,通过对视电阻率观测与反演方法的改进,提出视电阻率全方位探测方法。以全空间球状模型为例,给出了球状模型外空间中任意三极装置的视电阻率表达式。针对采煤工作面内侧、巷道和外侧底板不同位置的5个低电阻率模型,分别计算了全方位和双巷透视视电阻率数据,通过三维反演分别获得了采煤工作面底板岩层的电阻率图像,对比可见:①在平面上,前者的低阻核心区与5个模型位置一致;后者的低阻核心区与工作面内侧及巷道底板的3个模型位置一致,而与工作面外侧底板的2个模型位置存在误差,误差系数分别为1.0和2.0,反映工作面外侧模型距离巷道越远,误差则越大;②在垂向上,两者对模型深度的判定均存在不同程度的误差,但相比而言,前者定位误差小,对模型深度的判定更准确。分析结果表明在全方位视电阻率反演过程中,单巷测深数据与双巷透视数据之间能够相互约束,促使低电阻率球状模型的准确归位,体现了全方位视电阻率探测方法的优越性。工程实践进一步表明了该方法的准确性和可靠性。
关键词
采煤工作面
底板水
视电阻率
全方位探测
深部煤层
Keywords
coal-mining face
floor water
apparent resistivity
omni-directional detection
deep coal seam
分类号
P631 [天文地球—地质矿产勘探]
TD745 [矿业工程—矿井通风与安全]
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职称材料
题名
黏弹TI煤层介质3层模型Love槽波频散与衰减特征
被引量：
6
3
作者
姬广忠
吴荣新
张平松
郭立全
胡泽安
焦文杰
机构
安徽理工大学
深部煤矿采动响应与
灾害
防控国家
重点
实验室
安徽理工大学矿山地质灾害防治与环境保护安徽普通高校重点实验室
安徽理工大学
地球
与环境
学院
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期566-577,共12页
基金
国家自然科学基金面上资助项目(42074148)
国家重点研发计划资助项目(2018YFC0807804-3)
安徽省重点研发计划资助项目(1804a0802213)。
文摘
煤层是典型的黏弹各向异性介质,将黏弹性和各向异性两种性质结合起来的槽波研究较少。以弱各向异性煤层为研究对象,应用Thomsen等效介质理论,采用Kelvin-Voigt黏弹性模型,研究了黏弹TI(Transverse Isotropy)介质3层水平层状模型Love槽波频散与衰减特征;推导了3层水平介质的Love槽波频散方程解,可以计算品质因子随频率变化的情况;分析了各向异性参数γ、煤层横波品质因子Q_(s)值变化及煤层Q_(s)随频率变化对Love槽波频散、品质因子和衰减曲线的影响;模拟了煤层Q_(s)=10和Q_(s)=20时三维槽波波场传播过程。结果表明:TI介质和各向同性介质的槽波品质因子和衰减系数基阶曲线差别小,各向异性参数γ对Love槽波品质因子和衰减系数影响较小;煤层Q_(s)对Love槽波频散曲线影响很小,主要影响槽波品质因子和衰减系数曲线,煤层Q_(s)=10时槽波衰减系数值比Q_(s)=20和30时大很多;目前煤层Q_(s)在0~1000 Hz内是否随频率变化尚无定论,假设煤层Q_(s)随频率线性减小,各阶槽波品质因子曲线低频部分差异很小,高频部分差异变大,当Q_(s)减小到10时,槽波衰减系数随频率增长很快;对于三维槽波波场,煤层Q_(s)=20时透射Love槽波和基阶Rayleigh槽波能量较强,而Q_(s)=10时这些波衰减很快,对面巷道接收不到,说明实际工程中接收不到这些波的原因很可能是由于煤层Q_(s)很小;针对实际工作面探测中接收不到Love槽波和基阶Rayleigh槽波的情况,可以利用速度较高、衰减相对较小的高阶Rayleigh槽波探测。
关键词
煤层
Love槽波
黏弹
TI介质
频散
衰减
Keywords
coal seam
Love channel wave
viscoelasticity
TI medium
dispersion
attenuation
分类号
P631 [天文地球—地质矿产勘探]
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题名
作者
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发文年
被引量
操作
1
煤层采动覆岩富水性变化规律瞬变电磁法动态监测
胡雄武
徐虎
彭苏萍
张平松
付茂如
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
22
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职称材料
2
采煤工作面底板水视电阻率全方位探测方法
胡雄武
孟当当
张平松
吴荣新
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
18
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3
黏弹TI煤层介质3层模型Love槽波频散与衰减特征
姬广忠
吴荣新
张平松
郭立全
胡泽安
焦文杰
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
6
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