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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

“地球物理模型试验”专题

来源:《煤田地质与勘探》2021年第6期

【“地球物理模型试验”专题编者按】地球物理模型试验是地球物理勘探基础理论和方法技术研究的重要途径和手段,也是野外工作设计及实测资料解释的依据,故在国内外广受重视。然而,地球物理模型试验又是一项极具挑战性的工作,在物理模型材料选择、模型构建及模拟数据采集等多方面均有较大的难度,需要广泛交流与合作。为了促进地球物理模型试验的学术交流、分享最新研究成果,本刊发起了地球物理模型试验专题的出版,由中煤科工集团西安研究院有限公司石显新研究员担任专题主编。

本专题共选登论文5篇,涵盖大型双三轴气浮定位多道三维地震物理模拟系统,含煤地层三维地震物理模型材料选择、模型构建、模拟数据采集技术,以及圆锥型场源瞬变电磁法试验研究等方面,展现了我国煤炭行业地球物理模型试验的最新研究成果。通过专题报道,以期引起更多关注和重视,加速推进我国煤炭地球物理模型试验研究工作,使之为实现我国煤矿安全高效开采地质条件精细探测作出应有的贡献。

行业视野

地质

类别

21个

关键词

24位

专家

5篇

论文

1199IP

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  • 作者(Author): 石显新, 刘强, 胡继武, 王盼, 连晨光, 贾茜, 张淼淼, 聂爱兰

    摘要:三维地震物理模拟技术作为一种重要的地震波传播特征的研究手段,与数值模拟相比具有结果更逼真、不受计算方法和边界条件限制等优点,是认识复杂构造地震波传播规律及其响应特征的有效方法之一,并在地震波传播基本规律研究、野外地震勘探方法验证、观测系统设计优化等方面具有重要的应用价值。为此研发一套大型双三轴气浮定位多通道三维地震物理模拟实验系统。该系统包括导轨和传动系统、运动控制系统、定位测量系统、物理模拟数据采集系统及安全系统等5部分,可实现大尺度物理模型高精度定位,多通道、高效率、高信噪比、高分辨率模型超声波信号采集等功能。利用该系统对模拟含断层、陷落柱、煤层变薄带多种构造的含煤地层三维地震物理模型进行数据采集试验,获得的整体成像效果与地震物理模型吻合,验证了该系统的可靠性和准确性。该系统的研制成功为煤炭地震勘探方法理论研究及实际生产应用提供了新的实验技术手段。
  • 作者(Author): 邢廷栋, 薛诗桂, 黎小伟, 索重辉, 王辉明, 焦艳艳

    摘要:针对黄土塬区延安组煤层地震响应复杂问题进行地震物理模拟研究。首先,研发适用于黄土塬地表干黄土层和煤层的模型材料,经过多次试验,最终选用在硅橡胶中添加硅气凝胶粉末的混合材料模拟疏松黄土塬地表层,选用在硅橡胶中添加超细碳粉的混合材料模拟低速低密度煤层;通过模具控制层位、逐层浇筑、三维雕刻起伏地层等方法,制作黄土塬区典型地质结构的三维地震物理模型,并开展地震物理模拟及地震成像分析。结果表明,延安组煤层与围岩较大的波阻抗差异形成较强的反射振幅,对下部地层的成像有较强的屏蔽作用;较厚的多组煤层之间会形成层间多次波,影响下伏地层的成像。用地震振幅属性对煤层进行刻画时,计算时窗大于40 ms更有利于煤层识别,但由于煤层存在调谐效应,用地震属性预测煤层厚度存在一定陷阱。
  • 作者(Author): 刘强, 石显新, 胡继武, 董蕊静, 连晨光

    摘要:地震物理模拟建立了地震理论方法研究和实际地震勘探相互联系的桥梁,是弹性波场传播规律研究和处理解释方法验证的重要手段,在油气地震勘探领域发挥了重要的理论支撑作用。由于煤田与油气在地震勘探属性上存有较大差异,且国内外在煤田地震勘探领域尚没有建设成专业的自动化地震物理模拟系统。为此,设计研制了适用于煤田地震勘探的大型专业化三维地震物理模拟系统,主要由运动和控制系统、导轨和传动系统、测量系统、采集系统构成。针对该系统的物理模拟采集问题,研发了单坐标系统高定位精度技术和双坐标系统精度统一技术,实现了测量系统的空间定位精度误差不大于7 µm、双坐标系统具备统一的绝对零点坐标的超于预期的研究目标,并且通过含典型构造的煤田地震物理模拟实验,验证了系统的各项功能。
  • 作者(Author): 王盼, 朱书阶, 贾茜, 菅本启, 张淼淼, 董蕊静

    摘要:针对陕北浅埋煤层房柱式采空区探测精度不高的问题,制作地震物理模型进行浅埋煤层房柱式采空区物理模拟研究。按照物理模拟几何尺寸和波阻抗相似比原则设计地震物理模型;进行大量相似材料配比试验,确定低速黄土层相似材料为环氧树脂和硅橡胶(1∶1.2),泥岩相似材料为环氧树脂、硅橡胶和滑石粉(1∶0.2∶0.6),煤层为环氧树脂和硅橡胶(1∶0.4),泥质砂岩相似材料为环氧树脂和滑石粉(1∶0.8),砂岩为环氧树脂和滑石粉(1∶1.2);采用数控雕刻机雕刻煤层采空区及巷道保证高精度,利用浇筑法和粘接法相结合制作采空区夹心层及煤层倒扣浇筑的方法解决采空区巷道内留存空气的模型制作工艺难题,完成了房柱式采空巷道地震物理模型制作。经测量,物理模型的单层形态测量精度为0.2 mm、速度相对误差小于5%、密度绝对误差为±0.3 g/cm3,满足模型设计要求。
  • 作者(Author): 杨海燕, 刘志新, 张华, 陈晓, 李哲, 汪凌, 杨夫杰

    摘要:圆锥型场源是一种新型瞬变电磁发射装置,前期理论研究结果显示该装置具有诸多优点。为了进一步验证该装置的实际探测能力,制作了2种装置在地面和煤矿巷道两种环境下开展了试验研究。地面试验结合高密度电阻率法的探测成果,将圆锥型场源和多匝小回线的探测结果进行比较,结果显示,圆锥型场源对不同地层的电性特征刻画更为准确,识别出的1条断层与高密度电阻率成果更为吻合。矿井超前探测试验结果显示,圆锥型场源的低阻区划分更为精细,尤其在工作面方向显示出更强的低阻分辨能力,多匝小回线探测成果中存在1个低阻连通区,经圆锥型场源探测证实为2个不连通的低阻异常。此外,圆锥型场源的发射和接收线框形状和面积更为稳定,对提升瞬变电磁法工作效率和数据质量有较大的帮助。

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