礦井地震精細探查與重大災害源識別理論與方法

《礦井地震精細探查與重大災害源識別理論與方法》是依託中國礦業大學，由劉盛東擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：礦井地震精細探查與重大災害源識別理論與方法
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：劉盛東
• 依託單位：中國礦業大學

項目摘要

煤與瓦斯突出和礦井突水作為煤礦重大災害都與地質構造相關。小構造不僅是礦井地質的關鍵要素而且是煤礦安全的制約因素。地面三維地震勘探技術為採區設計和工作面布置提供地質保障，而對於煤層內部的小斷層和節理裂隙的探查，受地面解析度限制，需要地震技術全面進入礦井深部。本項目依據2009年以來新版的煤礦防突規定、煤礦防治水規定和煤礦安全規程的巷道掘進工藝，利用礦井巷道和鑽孔空間，建立物理模型和數值模型，研究礦井地震精細探查的機理和方法。借鑑地面3D3C構造地震勘探和岩性地震勘探的成果，開展巷孔地震觀測系統研究；開展地下全空間地震探測方法（反射、透射、隨鑽地震）的研究；進行多波反演（縱波、橫波、槽波、轉換波）及多源（震動、波動）探測技術的研究。以研究煤-氣-水地震物理效應為核心，研究精細查明礦井小構造(構造煤及裂隙通道)的地震機理，達到定量識別煤礦重大災害源體拳乎的目的，形成高分辨礦井地震探測理論和方法。

結題摘要

礦井突水、煤與瓦斯突出等礦井重大災害都與煤層市肯漏小構造密切相關，在地面三維地震勘探中，對於尺度在1m左右的小斷層幾乎難以分辨；利用礦井採掘巷道及鑽孔等地下空間，進行礦井地震勘探研究，精細探查這些地質異常是煤礦安全生產的重大技術需求。項目研究內容與成果包括：①全空間彈性波波場特徵研究，進行礦井全空間三分量時域波場極煮射巴滲化分析，驗算橢球極化濾波算法和動態極化偏移方法；進行巷巷、巷孔、孔孔多種礦井可用空間組合的地震波場數值模擬研究；②推導驗算等效偏移距的多波波場延拓方法，形成礦井巷道前方共散射點道集、速度剖面與散射成像技術；③考慮檢波器靈敏度方向因子，進甩婆充灶行礦井多波透射、反射與散射的精細反演模擬研究；④按照相似比理論，在室內搭建3種不同強度的混凝土異常的物理模型，研究煤-氣-水地震物理效應；建造大尺度的土建模型，模擬陷落柱與小斷層，進行體波、轉換波、透射、反射及散射波的聯合反演；⑤研究配置320道礦用本安型地震設備系統，並在安徽、山西、黑龍江等15個礦井研究巷道典型波場特徵，對比體波成像、槽波成像、轉換波成像以及聯合成像的實際礦井全空間三分量成像方法（3D3C），形成礦井全空間地震採集、處理、反演系統。⑥通過巷您辣海道反射地震成像，結合礦井直流電法和瞬變電磁法，給出煤層底板灰岩水的定量探查方法與預測模型；⑦通過巷道多波地震超前探測，結合巷道電磁法與瓦斯環境參數，提出掘進巷道煤與瓦斯突出超前探查方法；⑧研製配置三分量測震、測斜隨鑽地質編錄系統，精細劃分厘米級的地質異常射狼，初步形成隨鑽地震超前探測技術（4D3C）；⑨基於地面三維地震信息，研究彈性波阻抗反演技術、各向異性技術，提出煤與瓦斯突出、灰岩水害預測與評價的地震屬性方法。項目形成戰判駝礦井地震全空間多波精細勘探理論與方法，形成針對灰岩水與瓦斯災害的礦井地震勘探技術，編制並頒布國家能源行業標準6部，對於煤礦地質災害防治和礦井地球物理學科發展具有重大意義。