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废弃矿井煤层气资源地球物理勘探研究进展

吉林大学学报（地球科学版） 2023年第6期53卷 1991-2005页

作者：余传涛柳春林薛俊杰张富明李勇太原理工大学矿业工程学院太原030024 中国科学院地质与地球物理研究所/中国科学院矿产资源研究重点实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100029 北京中科地垣科技有限公司北京100029

煤炭开采形成大面积的采空区和数量众多的废弃矿井,在这些废弃矿井中蕴藏着大量的煤层气资源。区别于常规煤层气资源,废弃矿井煤层气资源的勘探和开发受到采空区分布、覆盖层、围岩情况、裂隙带发育情况、煤层顶底板情况、煤矿开采方式... 详细信息

煤炭开采形成大面积的采空区和数量众多的废弃矿井,在这些废弃矿井中蕴藏着大量的煤层气资源。区别于常规煤层气资源,废弃矿井煤层气资源的勘探和开发受到采空区分布、覆盖层、围岩情况、裂隙带发育情况、煤层顶底板情况、煤矿开采方式以及采空区地下水等情况的综合影响,利用地球物理勘探技术可以为废弃矿井煤层气的开发提供技术支持。本文介绍了山西煤炭地质的基本情况,分析了采空区坍塌及积水的机制,以及围岩与采空区的地震波场特征、电性特征、激发极化特征和放射性氡异常特征;介绍了地震法、直流电法、可控源音频大地电磁法、瞬变电磁法、激发极化法、放射性勘探法、微动勘探法、航空瞬变电磁法和半航空瞬变电磁法探测采空区的原理、方法及应用。指出开发、研究新的地球物理方法,建立多方法、多维度、多空间的采空区综合探测体系,充分利用地球物理大数据,深入发掘人工智能反演技术,可为我国废弃矿井煤层气资源的勘探和开发提供技术支持。

关键词：废弃矿井煤层气采空区地球物理勘探

从瞬变电磁响应中提取IP信息的研究(英文)

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Applied Geophysics 2013年第1期10卷 79-87,119页

作者：余传涛刘鸿福张新军杨德义李自红太原理工大学矿业工程学院山西太原030024

在对浙江省某铜矿进行瞬变电磁勘查时,由于感应激发极化效应的影响,造成瞬变电磁晚期测道的数据发生倒转。采用常规的瞬变电磁数据处理方法难以处理,造成晚期测道数据不可用,影响TEM的探测深度及精度。针对这个情况,采用Cole.Cole模型... 详细信息

在对浙江省某铜矿进行瞬变电磁勘查时,由于感应激发极化效应的影响,造成瞬变电磁晚期测道的数据发生倒转。采用常规的瞬变电磁数据处理方法难以处理,造成晚期测道数据不可用,影响TEM的探测深度及精度。针对这个情况,采用Cole.Cole模型分析了均匀半空问模型中直流电阻率、充电率、时间常数以及频率相关系数对磁性源瞬变电磁响应的影响规律。利用奇异值分解法(The Singular Value Decomposition,简称SVD)对实测TEM数据进行分析及反演,并且从瞬变电磁响应数据中分离出勘探区瞬变电磁测量数据Cole—Cole模型的各参数,将分离出来的参数用于探测结果的辅助解释。经过分析得出充电率和频率相关系数对瞬变电磁响应的影响较大,而直流电阻率和时间常数对其影响较小的结论。通过常规方法和奇异值分解法对实测数据分别进行处理,发现后者视电阻率断面图的异常更加突出,从而较准确的圈定了铜矿体地范围,此结论得到_『钻孔的验证,与实际地质情况吻合较好。

关键词：奇异值分解法瞬变电磁响应激发极化效应,Cole-Cole模型

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瘦煤热破裂规律显微CT试验

煤炭学报 2010年第10期35卷 1696-1700页

作者：于艳梅胡耀青梁卫国孟巧荣冯增朝余传涛太原理工大学采矿工艺研究所山西太原030024

由太原理工大学和中国工程物理研究院应用电子学研究所共同研制的μCT225kvFCB型高精度(μm级)CT试验分析系统,对7mm瘦煤从18℃到600℃高温下的热破裂过程进行了显微观测和分析,发现瘦煤在100℃时有微裂隙出现;200℃时煤样中裂隙长度增... 详细信息

由太原理工大学和中国工程物理研究院应用电子学研究所共同研制的μCT225kvFCB型高精度(μm级)CT试验分析系统,对7mm瘦煤从18℃到600℃高温下的热破裂过程进行了显微观测和分析,发现瘦煤在100℃时有微裂隙出现;200℃时煤样中裂隙长度增加了30%左右;当温度达到300℃时煤样中有大量裂隙和孔隙产生并贯通,热破裂阈值在300℃附近;400℃到500℃时裂隙进一步扩展连通产生裂隙带;600℃时煤样中裂隙长度减小,同时产生了很多新的裂隙和孔隙;随温度的升高,7mm瘦煤的裂隙发展规律为:微裂纹的出现、发展、贯通,最后裂纹继续发展;煤样的最大裂隙长度具有随着温度的升高先减小后增加最后减小的规律;煤样的孔裂隙率从常温到500℃具有先降低后增加再降低到600℃达到最大的特点。

关键词：瘦煤热破裂显微CT 裂隙孔裂隙率

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综合电法在深部铜多金属矿探测中的应用研究

矿业研究与开发 2013年第2期33卷 110-113,120页

作者：贺建鹏刘鸿福余传涛太原理工大学矿业工程学院山西太原030024

江山市四都镇高塘矿区属剥蚀地貌,水系较为发育,地质构造复杂。该研究区已有大量的地质与地球物理工作,但一直未对深部矿体探测有实质性的进展。利用可控源音频大地电磁法和激发极化对称四极测深法对江山市高塘矿区铜多金属矿进行探测,... 详细信息

江山市四都镇高塘矿区属剥蚀地貌,水系较为发育,地质构造复杂。该研究区已有大量的地质与地球物理工作,但一直未对深部矿体探测有实质性的进展。利用可控源音频大地电磁法和激发极化对称四极测深法对江山市高塘矿区铜多金属矿进行探测,综合分析了两种物探方法的探测结果,能够准确查明该矿区深部铜多金属矿体的形态、规模等特征。最后通过钻探验证了解译结果的准确性,证明了利用该方法对本区及类似地区进行探矿的可行性。

关键词：可控源音频大地电磁法激发极化法铜多金属矿卡尼亚电阻率对称四极测深

工业输电线对瞬变电磁二次场的影响及干扰的消除

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地球物理学进展 2014年第3期29卷 1399-1405页

作者：李风明刘鸿福张新军余传涛太原理工大学矿业工程学院太原030024

为了研究工业输电线对瞬变电磁探测效果产生的影响,建立了工业输电线模型并结合均匀半空间模型,研究了瞬变电磁二次磁场的变化率和输电线在竖直方向上磁场变化率之间的定量关系,确定了发射框半径、信噪比与距工业输电线水平距离的关系.... 详细信息

为了研究工业输电线对瞬变电磁探测效果产生的影响,建立了工业输电线模型并结合均匀半空间模型,研究了瞬变电磁二次磁场的变化率和输电线在竖直方向上磁场变化率之间的定量关系,确定了发射框半径、信噪比与距工业输电线水平距离的关系.研究表明:工业输电线的干扰在地面上是呈正弦变化的,其幅值的大小与电流强度、输电线高度和距工业输电线的水平距离有关.并据此提出了消除工业输电线干扰的方法,研究结果对在工业输电线附近进行瞬变电磁工作具有指导意义.

关键词：瞬变电磁磁场变化率工业输电线干扰范围干扰的消除

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利用回归分析法研究矿区地表形变

太原理工大学学报 2013年第3期44卷 370-372,377页

作者：杨爱青余传涛山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局太原030045 太原理工大学矿业工程学院太原030024

为了减小由煤矿地下开采引起的地面沉陷对人们生命财产造成的危害,对某矿区采煤引起的地表变形进行了预测。本研究采集了该矿区2011-03—2012-03实际的监测数据,采用回归分析方法对该矿区进行了研究,并对矿区地表形变进行预测。预测结... 详细信息

为了减小由煤矿地下开采引起的地面沉陷对人们生命财产造成的危害,对某矿区采煤引起的地表变形进行了预测。本研究采集了该矿区2011-03—2012-03实际的监测数据,采用回归分析方法对该矿区进行了研究,并对矿区地表形变进行预测。预测结果与地表实际的沉降情况非常接近,说明采用回归分析法可以对矿区变形进行短期预测。

关键词：煤矿地下开采地表沉陷预测回归分析变形监测

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煤矿含水体瞬变电磁探测技术研究进展

煤炭学报 2021年第1期46卷 77-85页

作者：薛国强李海陈卫营余传涛常江浩于景邨中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院矿产资源研究重点实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 青海省第三地质勘查院青海西宁810029 太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 河北地质大学河北石家庄050031 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116

老窑采空区、顶底板含水层、陷落柱、溶洞、裂隙等潜在含水体,是煤矿开采中的主要致灾因素,严重影响矿山安全生产。随着煤炭开采规模和深度的逐渐加大,地质条件和观测环境日趋复杂,此环境下含水体探测成为保障煤矿安全生产过程中遇到的... 详细信息

老窑采空区、顶底板含水层、陷落柱、溶洞、裂隙等潜在含水体,是煤矿开采中的主要致灾因素,严重影响矿山安全生产。随着煤炭开采规模和深度的逐渐加大,地质条件和观测环境日趋复杂,此环境下含水体探测成为保障煤矿安全生产过程中遇到的巨大难题,亟需创新电磁精细探测理论与技术。瞬变电磁法能够获得地下介质的电阻率分布,由于煤矿含水体与围岩具有明显的电阻率差异,该方法成为探测含水体的主要方法之一。首先总结了煤矿含水体的赋存特征及其电磁法探测的物理基础。然后,综述了近年国内瞬变电磁探测理论、方法和技术等方面研究新进展,及其在煤矿含水体探测中的应用和前景。理论方面,重点介绍了近年被引入瞬变电磁场数值模拟的时变点电荷载流微元近场理论和矿井瞬变电磁法的物理基础——地下全空间电磁理论,这2项理论都得益于数值模拟手段的发展,近年取得了较大的发展。在方法方面,对修正式中心回线装置、电性源瞬变电磁法、半航空瞬变电磁法和矿井瞬变电磁法等新型瞬变电磁法装置进行介绍。随着相关数据处理和反演技术的发展,这些新装置开始在煤矿含水体中得到应用,并展现出与传统方法截然不同的技术特点。最后,指出瞬变电磁多分辨探测方法技术、大数据技术、煤矿多层采空区精细探测技术和瞬变电磁高分辨数据采集装备研发是近年煤矿复杂含水体探测的研究方向。

关键词：含水体煤矿探测瞬变电磁法

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大定源瞬变电磁法激励场及边框效应研究

煤田地质与勘探 2014年第2期42卷 80-84页

作者：包乃利刘鸿福余传涛河南省地质矿产开发局第四地质矿产调查院河南商丘476000 太原理工大学矿业工程学院山西太原030024

通过对大定源瞬变电磁激励一次场理论解析计算,分析了不同偏移距、不同规格线框一次场的分布及衰减规律。结果表明:近中心一定偏移距、一定深度范围内一次场大于中心点处一次场,且偏移距越大一次场越强,衰减也越快;超过这个深度一次场... 详细信息

通过对大定源瞬变电磁激励一次场理论解析计算,分析了不同偏移距、不同规格线框一次场的分布及衰减规律。结果表明:近中心一定偏移距、一定深度范围内一次场大于中心点处一次场,且偏移距越大一次场越强,衰减也越快;超过这个深度一次场比中心处一次场小。当偏移距大到一定程度时,一次场的衰减与近中心处的衰减不同,此时边框效应严重,对浅层信号和长宽比大的矩形框影响较大。对与目标体共深度一次场相差在5%以内的区域的研究,解决了有效勘探范围的量化确定问题。

关键词：瞬变电磁法大定源回线边框效应激励场

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山西交城矽卡岩铁矿的形成条件

太原理工大学学报 2012年第6期43卷 674-677页

作者：宋燕刘鸿福余传涛太原理工大学矿业工程学院太原030024

以山西省交城县水峪贯一带的矽卡岩铁矿为主要勘查对象,通过对其进行地质勘查,研究了水峪贯地区的矽卡岩铁矿形成的地质环境、成矿地质条件、地质特征及二长岩体与矽卡岩铁矿成矿作用的关系等。矽卡岩铁矿以西冶岩体为中心,断续环绕岩... 详细信息

以山西省交城县水峪贯一带的矽卡岩铁矿为主要勘查对象,通过对其进行地质勘查,研究了水峪贯地区的矽卡岩铁矿形成的地质环境、成矿地质条件、地质特征及二长岩体与矽卡岩铁矿成矿作用的关系等。矽卡岩铁矿以西冶岩体为中心,断续环绕岩体分布。岩浆岩主要为以狐偃山为中心的燕山期偏碱性杂岩体,岩性主要为二长岩。二长岩体为矽卡岩铁矿提供了成矿需要的热能、物质来源及容矿空间。

关键词：矽卡岩铁矿地质特征二长岩体成矿条件