時間:2023-03-16 15:03:06
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0引言
在開采煤礦的過程中,存在一定的風險和隱患,必須要將物探技術融入煤礦地質(zhì)開采環(huán)節(jié),精準掌握煤礦的地質(zhì)結構,判斷可能出現(xiàn)的地質(zhì)災害,防止煤礦開采的同時發(fā)生安全事故。在保障煤礦開采效率的基礎上,提升煤礦開采的安全系數(shù)。
1物探技術的特點
人類對地球物理的探索與研究很早就開始了,但它被確立為獨立的學科卻直到19世紀才實現(xiàn)。在公園132年,史上第一臺地震儀器誕生;牛頓將力學理論融入到歲差和分點的潮汐中,測量了地球的形狀、了解了水循環(huán)的環(huán)節(jié);使用磁石制作世界上第一個磁羅盤,推動了世界航海的發(fā)展。在20世紀,物探技術逐漸引起學術界和勘探領域的關注,在海洋遠程勘探中發(fā)揮了重要的作用,其中主要借鑒了地球物理學史的板塊構造理論。在現(xiàn)階段,物探技術較多被運用于礦物勘探,以提升煤礦開采作業(yè)的安全性,避免存在安全風險和隱患。將物探技術應用于煤礦地質(zhì)開采,分析煤礦潛藏的礦床、煤層、地下水等,做好環(huán)境的評估和修復,確保煤礦地質(zhì)開采的有序推進[1]。
2物探技術的要素
2.1引力在引力的影響下,伴隨著礦石下沉深度的增加,礦石的密度也在不斷上升。通過計算重力勢和重力加速度,還可以發(fā)現(xiàn)煤層。構造板塊的動力學信息可以通過地表引力得到。當海洋處于平衡狀態(tài)時,可以在大陸的幫助下擴張。
2.2熱流熱流循環(huán)直接產(chǎn)生地球磁場,而放射性和原始熱量是熱流的主要來源。地幔柱從地幔底部攜帶熱量,為地熱能提供潛在的能源。
2.3振動地球內(nèi)部和表面的振動是產(chǎn)生地震波的主要原因。當巖石的成分和密度發(fā)生變化時,就會產(chǎn)生地震波,這些反射的地震波能夠幫助了解近地表結構,判斷煤礦地質(zhì)的深層結構,具體地震勘探技術的原理如圖1所示[2]。
3物探技術對煤礦地質(zhì)探測的作用
物探技術使用比較便捷,強大的靈活性能夠準確、迅速適應實際開采環(huán)境,簡單的操作方式也讓物探技術逐漸深入到各個煤礦地質(zhì)開采領域?,F(xiàn)階段,我國主要的地球物理研究技術是電學研究和超聲波研究。通過地球物理研究技術的應用,可以有效地預防和控制地質(zhì)災害和水文災害。在研究煤礦地質(zhì)時,必須根據(jù)實際情況選擇物探技術進行勘探。根據(jù)煤礦開采的具體要求和煤礦開采環(huán)境選擇合適的物探技術。高分辨率地面三維地震方法和二維地震研究方法,能夠及時了解煤礦地質(zhì)的實際信息,得到精準詳細的煤礦地質(zhì)數(shù)據(jù),便于設計煤礦開采方案。通過物探技術的應用,及時了解了煤礦煤層的厚度變化,以及煤層、斷層的分布情況,對存在的地質(zhì)異常問題及時掌握,這樣煤礦地質(zhì)開采工作才能有序推進,提升煤礦開采的整體質(zhì)量,讓煤礦開采作業(yè)更加科學[3]。
4物探技術在煤礦地質(zhì)開采方面的應用
4.1二次地震資料處理和精細解釋技術過去,礦山開采、精細靜校正是最主要的開采方式,在二次地震資料處理和精細解釋技術中也有所體現(xiàn)。通過該技術的應用,煤礦地質(zhì)構造信息能夠及時了解,提升信息的真實性和準確性,確保地質(zhì)勘測的精度。作為比較系統(tǒng)的工程,需要有較高的精度,才能完成二次精細處理,也要嘗試多種不同的形式。要充分分析原始資料,掌握靜校正參數(shù)和方法。有些煤層埋藏較淺,如果三維地震數(shù)據(jù)在早期施工連接中投影的最大偏差較小,則很難有效地進行低頻和長波校正。整個結構和剖面中的結構之間會有明顯的差距。因此,有關人員有必要合理選擇計算參數(shù),對平滑參數(shù)也要加以控制,才能開展后續(xù)的靜校正計算。此外,單炮靜校正野外地震記錄后,CMP采集項目仍會有時差。剩余靜校正以高頻短波的形式顯示,也會影響排列質(zhì)量,用高頻短波長的方式呈現(xiàn),進而影響疊加質(zhì)量,需要工作人員關注剩余靜校正量的影響。在實際工作中,不僅要進行地表恒定剩余靜校正,還要嘗試將反射剩余靜校正的全局優(yōu)化結合起來,確保矯正效果更加準確,這樣對煤礦地質(zhì)的了解也會更加詳細深入,得到的數(shù)據(jù)參與準確度得到保障[4]。
4.2巖性反演資料解釋技術頂板和底板的結構形狀、目標層的厚度、延伸方向等因素共同構成了煤礦的空間幾何形狀。因此,在實際工作中,需要融合高分辨率的井點測井資料,并嘗試結合連續(xù)分布大面積的地震資料,形成一種全新的物探技術,巖性反演流程如圖2所示。在實際作業(yè)環(huán)節(jié),全新的物探技術能夠發(fā)揮出明顯的作用,對弱反射波的檢測效果更理想,地震剖面的縱向分辨率也有所提升。對開采人員而言,新的物探技術幫助他們掌握大量的信息數(shù)據(jù),了解了煤礦含水層的富水情況以及瓦斯在煤礦中的分布區(qū)域,在后續(xù)的煤礦開采作業(yè)中,也能提供有效幫助。大量的存在于煤礦采區(qū)的鉆孔資料,也可以有效利用起來,作為已有的邊界條件,降低反演問題造成的消極影響[5]。此外,作為煤礦的開采人員,在實際采礦作業(yè)環(huán)節(jié),還可以嘗試整合高分辨率垂直鉆井數(shù)據(jù)和水平穩(wěn)定地震二維高分辨率地震數(shù)據(jù),了解頂?shù)装鍘r性分布和煤層空間的實際情況。影響反演結果的因素多種多樣,主要表現(xiàn)在對原始資料的掌握情況,以及地震資料分辨率的真實性、準確性。地震子波。地震反射層標定的層位、時間轉換深度,合成記錄都會影響具體的精度,而波提取的實際情況,也會在合成記錄中有一定體現(xiàn)。因此,應該關注子波提取的發(fā)展,掌握地震子波的相關資料。地震資料與測井資料想要實現(xiàn)銜接,就必須要依靠合成記錄。在合成記錄中,能夠反映出巖性發(fā)射層位,在地震時間剖面圖上顯示相關信息,對反演結果的影響也不容忽視。地質(zhì)模型。需要利用好完整的測井資料,才能構建出靈活的地質(zhì)模型,發(fā)揮出應有的作用。靈活的地質(zhì)模型,能夠準確、真實反映出地層情況,對反演結果也會產(chǎn)生一定影響。
4.3屬性體解釋技術借助得到的屬性信息,解釋煤礦地質(zhì)構造。在煤礦地質(zhì)開采環(huán)節(jié),應用屬性體解釋技術,通過二維數(shù)據(jù)的利用,計算出準確的地震反射波頻率、能量等相關信息,結合計算得到的結果,也能構建準確的地震屬性數(shù)據(jù)體。在實際應用中,屬性體解釋技術更加便捷,也能獲取更準確的信息。將屬性體解釋技術應用于煤礦地質(zhì)開采領域,能夠獲取準確的小型結構剖面圖,煤礦地質(zhì)開采也能有序推進。此外,屬性體解釋技術也是發(fā)展三維地震資料解釋技術的關鍵,在后續(xù)階段也會開展相應研究與探索。借助地震的反射波,可以了解深層地質(zhì)結構等相關信息,提升三維地震勘探的效果。在地震波的傳播過程中,由于傳播介質(zhì)的變化,也會存在一定差別。所以,地震波出現(xiàn)的頻率、時間等因素都會受到一定影響。例如一些小構造變化造成的地震波反射信息,能夠有效識別小構造地質(zhì)的異常體。
5物探技術在煤礦地質(zhì)開采中的應用
5.1模數(shù)轉換及時儲存模擬域當中的電磁波和引力等相應信息,采樣開展后續(xù)作業(yè)。由于頻域和時域中能夠收集相應的信號,也可以開展間隔測量作業(yè)。物探模數(shù)轉換如圖3所示。例如,對同一個信號的分量,在不同時刻分別測量;在同一空間的不同區(qū)域,測量同一信號。用不連續(xù)的時間間隔測量信號的幅度,實現(xiàn)了對一維時變信號的測量。測量同一空間中不同區(qū)域和不同時間的信號,并根據(jù)信號的幅度執(zhí)行空時信號。例如,使用剃刀和引力波傳感器測量不同時間的采樣信號,并掌握相應的地球引力數(shù)據(jù);通過模數(shù)轉換的方式測量煤礦地質(zhì)信息,保障煤礦地質(zhì)開采的安全性和效率;在發(fā)展物探技術的同時,掌握完整、準確的地質(zhì)結構信息,發(fā)揮出應有的價值[6]。
5.2波束成形對時空信號進行濾波的問題似乎很復雜,其實質(zhì)是找到信號的方向和速度,可以參考1D信號設計方法來設計空時信號濾波器。如果需要提取除零以外的特定頻率的頻率分量,空時信號濾波器的設計應確定制動頻帶,并選擇適當?shù)念l帶。在多維系統(tǒng)中,還需要調(diào)整波數(shù)和濾波器的頻率,設計在(k,w)區(qū)域當中,一致設置波數(shù)和頻率。通過地球物理相控陣的使用,將信號的地理分布有效過濾,尤其是能高效過濾空時信號。針對一些運行的信號,尤其是沿著特定方向運行的信號,能夠取得明顯的隔離效果。嘗試加權延遲,減慢信號輸出的速度,用線性組合的形式卡茲。也就是說,通過延遲平均值并接收對應信號的方式,實現(xiàn)波束的輸出,讓信號向指定的方向傳輸。
5.3估算地下煤礦的位置首先,預想地下目標的質(zhì)量分布,做出相應的推斷和預判,用參數(shù)化的方式估算地下煤礦的位置。使用引力梯度儀,從不同方向定位地下礦山,測量地質(zhì)引力場的每個區(qū)域。其次,添加引力梯度張量值。在最大似然程序的指導下,計算出CRB界限,才能有效評估地下煤礦的位置,了解地下目標具體的質(zhì)量分布。
6結語
煤炭在現(xiàn)階段以及后續(xù)很長時間內(nèi),都將是我國主要的能源類型,支撐經(jīng)濟建設與工業(yè)生產(chǎn)。為了確保煤礦開采的安全合理,就要將物探技術引入地質(zhì)勘探及煤礦開采中。雖然物探技術在煤礦地質(zhì)開采中的應用相對薄弱,但其重要價值不容忽視。要掌握物探技術的應用要點,保障煤礦地質(zhì)開采的安全推進。
參考文獻
[1]侯曉瑞.物探技術在探測煤礦地質(zhì)中的應用研究[J].礦業(yè)裝備,2020(6):134-135.
[2]張致源.物探技術在探測煤礦地質(zhì)中的應用[J].能源與節(jié)能,2021(6):221-222.
[3]張建強.物探技術在探測煤礦地質(zhì)中的應用[J].當代化工研究,2021(12):90-91.
[4]劉強.淺談物探技術在煤礦地質(zhì)開采方面的應用[J].當代化工研究,2021(19):33-34.
[5]李俊杰.物探技術在探測煤礦地質(zhì)中的應用[J].礦業(yè)裝備,2020(4):138-139.
[6]曹武慶.物探技術在煤礦地質(zhì)開采方面的應用[J].科技創(chuàng)新與應用,2020(25):174-175.
作者:劉建宇 單位:霍州煤電集團河津騰暉煤業(yè)有限責任公司