• 論文
                        主辦單位:煤炭科學研究總院有限公司、中國煤炭學會學術期刊工作委員會

                        “地球物理模型試驗”專題

                        來源:《煤田地質與勘探》2021年第6期

                        【“地球物理模型試驗”專題編者按】地球物理模型試驗是地球物理勘探基礎理論和方法技術研究的重要途徑和手段,也是野外工作設計及實測資料解釋的依據,故在國內外廣受重視。然而,地球物理模型試驗又是一項極具挑戰性的工作,在物理模型材料選擇、模型構建及模擬數據采集等多方面均有較大的難度,需要廣泛交流與合作。為了促進地球物理模型試驗的學術交流、分享最新研究成果,本刊發起了地球物理模型試驗專題的出版,由中煤科工集團西安研究院有限公司石顯新研究員擔任專題主編。

                        本專題共選登論文5篇,涵蓋大型雙三軸氣浮定位多道三維地震物理模擬系統,含煤地層三維地震物理模型材料選擇、模型構建、模擬數據采集技術,以及圓錐型場源瞬變電磁法試驗研究等方面,展現了我國煤炭行業地球物理模型試驗的最新研究成果。通過專題報道,以期引起更多關注和重視,加速推進我國煤炭地球物理模型試驗研究工作,使之為實現我國煤礦安全高效開采地質條件精細探測作出應有的貢獻。

                        行業視野

                        地質

                        類別

                        21個

                        關鍵詞

                        24位

                        專家

                        5篇

                        論文

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                        • 作者(Author): 石顯新, 劉強, 胡繼武, 王盼, 連晨光, 賈茜, 張淼淼, 聶愛蘭

                          摘要:三維地震物理模擬技術作為一種重要的地震波傳播特征的研究手段,與數值模擬相比具有結果更逼真、不受計算方法和邊界條件限制等優點,是認識復雜構造地震波傳播規律及其響應特征的有效方法之一,并在地震波傳播基本規律研究、野外地震勘探方法驗證、觀測系統設計優化等方面具有重要的應用價值。為此研發一套大型雙三軸氣浮定位多通道三維地震物理模擬實驗系統。該系統包括導軌和傳動系統、運動控制系統、定位測量系統、物理模擬數據采集系統及安全系統等5部分,可實現大尺度物理模型高精度定位,多通道、高效率、高信噪比、高分辨率模型超聲波信號采集等功能。利用該系統對模擬含斷層、陷落柱、煤層變薄帶多種構造的含煤地層三維地震物理模型進行數據采集試驗,獲得的整體成像效果與地震物理模型吻合,驗證了該系統的可靠性和準確性。該系統的研制成功為煤炭地震勘探方法理論研究及實際生產應用提供了新的實驗技術手段。
                        • 作者(Author): 邢廷棟, 薛詩桂, 黎小偉, 索重輝, 王輝明, 焦艷艷

                          摘要:針對黃土塬區延安組煤層地震響應復雜問題進行地震物理模擬研究。首先,研發適用于黃土塬地表干黃土層和煤層的模型材料,經過多次試驗,最終選用在硅橡膠中添加硅氣凝膠粉末的混合材料模擬疏松黃土塬地表層,選用在硅橡膠中添加超細碳粉的混合材料模擬低速低密度煤層;通過模具控制層位、逐層澆筑、三維雕刻起伏地層等方法,制作黃土塬區典型地質結構的三維地震物理模型,并開展地震物理模擬及地震成像分析。結果表明,延安組煤層與圍巖較大的波阻抗差異形成較強的反射振幅,對下部地層的成像有較強的屏蔽作用;較厚的多組煤層之間會形成層間多次波,影響下伏地層的成像。用地震振幅屬性對煤層進行刻畫時,計算時窗大于40 ms更有利于煤層識別,但由于煤層存在調諧效應,用地震屬性預測煤層厚度存在一定陷阱。
                        • 作者(Author): 劉強, 石顯新, 胡繼武, 董蕊靜, 連晨光

                          摘要:地震物理模擬建立了地震理論方法研究和實際地震勘探相互聯系的橋梁,是彈性波場傳播規律研究和處理解釋方法驗證的重要手段,在油氣地震勘探領域發揮了重要的理論支撐作用。由于煤田與油氣在地震勘探屬性上存有較大差異,且國內外在煤田地震勘探領域尚沒有建設成專業的自動化地震物理模擬系統。為此,設計研制了適用于煤田地震勘探的大型專業化三維地震物理模擬系統,主要由運動和控制系統、導軌和傳動系統、測量系統、采集系統構成。針對該系統的物理模擬采集問題,研發了單坐標系統高定位精度技術和雙坐標系統精度統一技術,實現了測量系統的空間定位精度誤差不大于7 μm、雙坐標系統具備統一的絕對零點坐標的超于預期的研究目標,并且通過含典型構造的煤田地震物理模擬實驗,驗證了系統的各項功能。
                        • 作者(Author): 王盼, 朱書階, 賈茜, 菅本啟, 張淼淼, 董蕊靜

                          摘要:針對陜北淺埋煤層房柱式采空區探測精度不高的問題,制作地震物理模型進行淺埋煤層房柱式采空區物理模擬研究。按照物理模擬幾何尺寸和波阻抗相似比原則設計地震物理模型;進行大量相似材料配比試驗,確定低速黃土層相似材料為環氧樹脂和硅橡膠(1∶1.2),泥巖相似材料為環氧樹脂、硅橡膠和滑石粉(1∶0.2∶0.6),煤層為環氧樹脂和硅橡膠(1∶0.4),泥質砂巖相似材料為環氧樹脂和滑石粉(1∶0.8),砂巖為環氧樹脂和滑石粉(1∶1.2);采用數控雕刻機雕刻煤層采空區及巷道保證高精度,利用澆筑法和粘接法相結合制作采空區夾心層及煤層倒扣澆筑的方法解決采空區巷道內留存空氣的模型制作工藝難題,完成了房柱式采空巷道地震物理模型制作。經測量,物理模型的單層形態測量精度為0.2 mm、速度相對誤差小于5%、密度絕對誤差為±0.3 g/cm3,滿足模型設計要求。
                        • 作者(Author): 楊海燕, 劉志新, 張華, 陳曉, 李哲, 汪凌, 楊夫杰

                          摘要:圓錐型場源是一種新型瞬變電磁發射裝置,前期理論研究結果顯示該裝置具有諸多優點。為了進一步驗證該裝置的實際探測能力,制作了2種裝置在地面和煤礦巷道兩種環境下開展了試驗研究。地面試驗結合高密度電阻率法的探測成果,將圓錐型場源和多匝小回線的探測結果進行比較,結果顯示,圓錐型場源對不同地層的電性特征刻畫更為準確,識別出的1條斷層與高密度電阻率成果更為吻合。礦井超前探測試驗結果顯示,圓錐型場源的低阻區劃分更為精細,尤其在工作面方向顯示出更強的低阻分辨能力,多匝小回線探測成果中存在1個低阻連通區,經圓錐型場源探測證實為2個不連通的低阻異常。此外,圓錐型場源的發射和接收線框形狀和面積更為穩定,對提升瞬變電磁法工作效率和數據質量有較大的幫助。

                        主辦單位:煤炭科學研究總院有限公司 中國煤炭學會學術期刊工作委員會

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