基于透射槽波的工作面煤层厚度高精度反演方法

• Published in: 煤炭学报 Vol. 45; no. 7; pp. 2482 - 2490
• Main Authors: 崔伟雄, 王保利, 王云宏
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710077 01.07.2020
• Subjects: 频散; 透射槽波; 成像频带; 煤层厚度; 煤层工作面; 速度层析
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.DZ20.0670

P631.4; 矿井地质条件复杂,煤岩体的非均质性和各向异性、煤层结构和煤岩层组合特征、以及巷道条件导致炮检点环境的差异,均会影响槽波的形成及传播,使实际槽波传播特征与理论“岩-煤-岩”模型差别甚远,增加了透射槽波方法反演煤层厚度的准确性和难度.为提高煤矿井下采煤工作面煤层厚度变化的预测精度,提出了基于槽波频散理论和分频处理技术反演煤层厚度变化的方法,通过理论情况下Love型槽波传播规律建立了不同频率下槽波群速度与煤层厚度的关系,采用窄带滤波方法分析了成像频带对反演精度的影响,提出了层析成像频带优选策略,提高了群速度反演煤层厚度的精度;将该方法应用于陕西铜川焦平矿区2408工作面煤层厚度探测,该工作面平均煤层厚度7.6m,选择50 ～ 80 Hz的频率区间对层析成像频带进行研究,定义了煤层厚度采样点与槽波群速度的分类关系,利用87个巷道采样点评价了各成像频段对群速度和反演煤层厚度的影响,优选60 ～ 75 Hz频带的成像群速度与巷道采样点和回采揭露点的相关性分别为81.6％和85.1％;将优选频带反演的煤层厚度与回采前后181个实际煤层厚度数据进行误差分析,煤层厚度预测误差绝对值小于0.40 m(误差小于5％)和0.80 m(误差小于10％)的点数,分别达到48.62％和85.64％.结果 表明:透射槽波层析成像预测工作面煤层厚度的精度与层析成像的频带有关,成像主频越高、频带越窄,层析成像对煤层厚度的反演精度就越高,但可反演最大煤层厚度变小.因此,成像主频应考虑层析成像对研究区煤层大部分区域都有良好效果,选择槽波群速度变化率极大值曲线上平均煤层厚度对应的频率,使层析群速度与煤层厚度采样点相关性更高的最小频率范围为最佳频带宽度.