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"采煤工作面随采地震探测技术"专题

来源:煤田地质与勘探

“采煤工作面随采地震探测技术专题” 编者按 煤矿开采正从自动化向智能化发展,煤矿井下随采地震探测技术通过实时、动态、精细探测回采工作面内断层、陷落柱、薄煤带等静态地质条件以及顶板破碎带、应力集中区、突出危险区等动态灾变信息,为智能工作面地质透明化提供数据支撑。依托国家重点研发计划课题(2018YFC0807804)、中国博士后科学基金(2012M511967)和中国煤炭科工集团科技创新基金(2018XAYZD02)等项目,中煤科工集团西安研究院有限公司持续开展了随采地震探测技术的试验研究工作。本刊设立“采煤工作面随采地震探测技术”专题,从数据采集、软件设计、理论方法等方面集中报道在该领域所取得的科研成果和实践经验,以期促进相关技术的交流与传播。感谢王保利副研究员在专题组稿、撰稿等方面给予的支持与帮助!

行业视野

采矿

类别

18个

关键词

11位

专家

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论文

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  • 作者(Author): 程建远, 覃思, 陆斌, 王保利, 王季, 王云宏

    摘要:煤矿井下地震勘探的炸药震源受火工品管控影响大,且无法实现煤矿开采动力地质灾害的监测预警;随采地震是以采煤机为震源的地震探测新技术。本文回顾了国内外随采地震技术的研究现状,介绍了随采地震的方法原理和独特优势,并开展了一些先导性的试验研究。结果表明:1)采煤机激发能量强、频带宽、安全绿色经济、可重复等特点,可以作为随采地震探测的被动震源;2)采煤机震源与炸药震源的地震炮集记录接近,后者单炮信噪比相对较高;3)随采地震数值模拟、大数据动态处理等关键技术急需协同攻关。尽管随采地震尚处于试验研究阶段,但是它将成为未来透明工作面三维动态地质建模、开采动力地质灾害监测预警等重要手段,该技术代表了今后煤矿智能探测技术的发展方向。
  • 作者(Author): 金丹

    摘要:为了分析以采煤机作为震源接收到的随采地震数据的波场特征,从正演模拟的角度出发,通过将采煤机截割方式及滚筒的受力情况转换为震源力函数的形式,以不同时间不同位置的荷载分布作为震源对波动方程进行加载,采用高阶交错网格有限差分法对波动方程进行求解,得到正演单炮数据。最终,数值模拟得到的随采地震数据显示出,采煤机震源激发的波场中,横波能量占据主导地位,纵波能量较小,且在高频数据中,y分量上有明显的槽波存在,其极化特征显示出该槽波为Love型槽波。最终,模拟数据与实际采集的y分量数据对比表明,二者在波场成分及分布方面具有较高的相似性。
  • 作者(Author): 覃思, 崔伟雄, 王伟

    摘要:在采煤工作面布设了随采地震监测系统后,为了自动筛选实时不间断传输回地面的巨量地震数据,利用采煤机积极割煤时,各接收道收到的信号相关性强,反之则弱这一特点,提出了一种自动定量化评估随采地震数据质量的方法。对内蒙某矿随采地震数据进行了处理,结果证明该方法能有效识别出单道的相关能量峰,对数据质量定量评价的效果很好。利用此法筛选了贵州某矿随采地震监测数据,将优选数据叠加后,数据的信噪比得到了明显的改善,相关能量轴明显增强。该方法可从海量随采地震数据中快速筛选出高质量的数据,大幅缩减进一步处理的工作量,改善处理效果。
  • 作者(Author): 刘强

    摘要:鉴于煤矿井下环境的封闭性及对安全生产的高要求特点,炸药震源在煤矿井下地震勘探施工中存在众多局限性,而以采煤机作为震源可以规避炸药震源的许多固有缺陷,具有可以在不影响回采工作面正常作业的情况下对工作面内部构造及应力开展实时探测的优势。但由于采煤机产生的能量远小于炸药震源,因此采集到信号的质量通常受到环境噪声影响,通过分析大量实际数据发现噪声中能量占比较多的为单频噪声和随机噪声,严重影响探测精度。为提高随采地震数据信噪比,提出了同时衰减单频噪声和随机噪声的方法,首先基于互相关技术在构建常规炮集记录的同时衰减单频噪声,然后通过小波变换衰减随机和残余单频噪声,通过模拟数据和实际数据证实,该方法可以在很大程度上提高信号的信噪比。
  • 作者(Author): 王保利

    摘要:以采煤机作为震源的回采工作面随采地震探测技术是获取精准开采地质条件、提高工作面内部地质异常体探测精度、实现无人少人化智能开采的关键,具有广泛的应用前景。而常规的地震数据处理软件不满足随采地震数据实时、连续不间断、大数据量等要求。通过分析随采地震探测技术的数据处理软件的需求,提出了分层、多任务的随采地震数据处理软件的框架体系,并详细介绍了软件框架中各层、各任务的组成成分及其功能。该系统集数据管理、数据展示、数据处理和成果展示于一体,满足随采地震数据实时、连续及大数据量的需求。
  • 作者(Author): 段建华, 王云宏, 王保利

    摘要:随采地震能够对工作面前方地质异常体进行连续探测和实时预报,成为近几年的研究热点,但是目前还没有能够在煤矿井下开展随采地震长期连续监测的装备及配套软件。为了解决这个问题,基于MFC开发框架,开发了一套随采地震监测数据采集软件,在室内、野外进行了为期3个月的联调测试,并且在贵州岩脚煤矿与井下随采地震监测设备开展了为期3个月的全面试运行。测试表明,软件实现了随采地震信号的高效采集、完全存储和与处理软件的实时通信功能,具有运行稳定、操作便捷、处理高效、便于维护、无人值守等优点。

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