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矿井随掘地震震源时间函数及其模拟数据脉冲化处理研究

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煤炭科学技术 2023年第1期51卷 361-368页

作者：张平松李圣林郭立全深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001

随掘地震技术是巷道智能化快速掘进发展急需的地质保障技术之一,由于随掘震源与炸药等主动震源差别较大,常规的认知与数据处理技术已经无法取得效果。针对目前随掘震源认知不足,缺乏有效随掘地震数据正演模拟方法的问题,开展了随掘震源... 详细信息

随掘地震技术是巷道智能化快速掘进发展急需的地质保障技术之一,由于随掘震源与炸药等主动震源差别较大,常规的认知与数据处理技术已经无法取得效果。针对目前随掘震源认知不足,缺乏有效随掘地震数据正演模拟方法的问题,开展了随掘震源产生机制分析与震源时间函数构建研究。研究发现:随掘地震数据是具有一定延续时间的复杂、变频、连续信号,其相对低频信号主要与综掘机的自身机械动作、随机落煤以及转载机、带式输送机运作等有关,相对高频强能量信号由截割破煤决定,总体表现为一种多源叠加的伪随机信号特征;其次,在线性排列数据采集模式下,随掘震源可近似为不同时延下连续激发的多源叠加而成的综合虚拟点震源,该震源由综掘机械截割煤层时的震动以及煤体破裂、随机落煤、转载、打钻、输送带运输等联合作用而成,其中截割煤层起主要作用。基于震源产生机制分析,构建了随掘地震震源时间函数,并以该时间函数作为震源加载项,开展了随掘地震数值模型试验,得到的随掘地震模拟数据与实测数据具有相同的时间域、频率域以及时频域特征,表明了构建出的随掘地震震源时间函数可有效进行随掘地震数据正演模拟,提升了随掘震源的认知程度。另外,为验证基于脉冲反褶积与互相关的脉冲化算法在随掘地震数据处理中的有效性,以2种常用地震干涉技术为对比,利用随掘地震模拟数据进行了脉冲化处理实验。试验结果表明:基于脉冲反褶积与互相关的脉冲化处理结果与相同模拟条件下采用常规Ricker子波模拟得到的地震记录波场特征更为相近,验证了脉冲化算法的有效性,为随掘地震技术的深入研究与应用提供了基础。

关键词：随掘地震震源时间函数正演模拟脉冲化处理煤巷

随掘地震超前探测掘进机震源信号的复合干涉处理研究

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采矿与安全工程学报 2022年第2期39卷 305-316页

作者：李圣林张平松姬广忠郭立全深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001

基于掘进机震源的随掘地震超前探测技术是实现巷道智能化掘进的关键地质保障技术之一,为了解决掘进机震源信号脉冲化处理的难题,提出一种基于复合干涉处理的脉冲化新算法。利用基于最佳维纳滤波约束的脉冲反褶积对掘进机震源信号进行压... 详细信息

基于掘进机震源的随掘地震超前探测技术是实现巷道智能化掘进的关键地质保障技术之一,为了解决掘进机震源信号脉冲化处理的难题,提出一种基于复合干涉处理的脉冲化新算法。利用基于最佳维纳滤波约束的脉冲反褶积对掘进机震源信号进行压缩,去除多峰值脉冲干扰,解决相关分析无法有效进行脉冲化处理的问题。研究结果表明:复合干涉算法更适用于掘进机震源信号的脉冲化处理,算法鲁棒性更高;经过复合干涉算法处理下的随掘地震超前探测能够有效指导掘进生产,可为巷道掘进智能化发展提供支撑。

关键词：动态超前探测随掘地震复合干涉算法脉冲化处理掘进机震源

线圈耦合距对坑道瞬变电磁场的影响与校正方法

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煤炭科学技术 2023年第2期51卷 306-316页

作者：胡雄武陈人峻张平松吴荣新郭立全付茂如安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001

水害是我国煤层开采面临的主要灾害之一,坑道瞬变电磁方法作为一种有力的坑道水害探测手段,近年来已广泛应用于我国各大煤矿区,但受坑道空间限制,线圈与围岩表面存在不等的耦合距,导致不同测点观测的瞬变场存在差异,进而影响岩层富水性... 详细信息

水害是我国煤层开采面临的主要灾害之一,坑道瞬变电磁方法作为一种有力的坑道水害探测手段,近年来已广泛应用于我国各大煤矿区,但受坑道空间限制,线圈与围岩表面存在不等的耦合距,导致不同测点观测的瞬变场存在差异,进而影响岩层富水性的判定精度。为此,基于数值仿真技术研究了坑道内有和无金属支护条件下耦合距对瞬变场的影响,其结果表明:(1)坑道内无金属支护时,耦合距对瞬变场的影响主要集中在早期,且随瞬变场时间延迟而快速减小,对实测瞬变场数据的影响基本可以忽略。(2)坑道内存在金属支护时,瞬变场曲线存在明显的拐点,其对应时间因围岩电阻率增大而延长;与无金属支护的瞬变场相比,拐点前瞬变场响应幅值受金属影响显著增大且无明显规律;拐点后瞬变场幅值有较大变化,但衰减趋势一致;耦合距对瞬变场响应的影响大,尤其是坑道掘进正前方观测点,其对耦合距的变化更为敏感;不同探测方位不同围岩电阻率及不同耦合距条件下获得的瞬变场曲线相关系数趋向于1,曲线之间具有对数平移特性。据此提出了瞬变场晚期数据平移校正方法,并针对坑道掘进前方低阻球状模型进行了数值验证,与校正前的数据对比表明,校正后的瞬变场数据对低阻体的判定精度更高,有效降低了耦合距对瞬变场观测的影响。现场试验进一步佐证了该方法的可靠性,可为坑道水害防治提供技术支撑。

关键词：坑道瞬变电磁耦合距平移校正矿井水害超前探测

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三维地质建模在煤矿地质可视化中的应用分析

科学技术与工程 2022年第5期22卷 1725-1740页

作者：张平松李洁李圣林郭立全安徽理工大学地球与环境学院淮南232001

煤矿智能化发展是煤炭行业未来发展的大趋势,三维地质建模及其可视化技术促进了地质资料信息的管理和共享,在煤炭行业的应用非常广泛且具有极其重要的意义。三维地质建模及其可视化技术可以对地质体的透明化勘探、煤矿的成矿预测、储量... 详细信息

煤矿智能化发展是煤炭行业未来发展的大趋势,三维地质建模及其可视化技术促进了地质资料信息的管理和共享,在煤炭行业的应用非常广泛且具有极其重要的意义。三维地质建模及其可视化技术可以对地质体的透明化勘探、煤矿的成矿预测、储量估算等进行精细化的指导,确保煤矿的采掘、通风系统的设计以及智能化开采的科学性,直观化灾害事故反演、地表环境监测、生产智能化管控等,减少勘探和开采的风险,能够大大提高煤炭开发的效率。对三维地质建模及其可视化技术在煤矿中的应用现状进行了总结,归纳了目前其在矿产领域的研究方向与相关软件的使用情况,介绍了地质数据和巷道数据的获取处理和建模技术,以及在各应用领域的具体进展,最后结合煤炭精准智能开采的发展趋势,针对三维地质建模技术在助力煤矿智能化发展方面的具体问题提出了思考和认识。

关键词：煤矿智能化三维地质建模物探数据获取巷道数据获取可视化技术三维应用

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断层破碎带注浆加固稳定性综合测试

科学技术与工程 2022年第15期22卷 6033-6040页

作者：党保全郭立全陈国军叶赞程锐淮河能源集团煤业分公司通防地质技术部淮南232000 安徽理工大学地球与环境学院淮南232001 淮河能源集团煤业分公司潘二煤矿淮南232000

断层破碎带岩性复杂、节理发育,为维护破碎带影响范围内巷道围岩稳定性,降低突水风险,常对其进行超前注浆加固。以淮南潘二煤矿F1断层为例,提出采用钻孔光纤及电法测试技术,对巷道掘进过程中断层破碎带注浆加固稳定性进行动态监测和分... 详细信息

断层破碎带岩性复杂、节理发育,为维护破碎带影响范围内巷道围岩稳定性,降低突水风险,常对其进行超前注浆加固。以淮南潘二煤矿F1断层为例,提出采用钻孔光纤及电法测试技术,对巷道掘进过程中断层破碎带注浆加固稳定性进行动态监测和分析。根据巷道掘进速度,定期采集钻孔应变和电阻率数据,分析了应变及电阻率分布特征及演化规律,指出断层破碎带注浆加固后场源变化特征与正常岩层区段具有明显差异性,表明注浆加固将有效改善破碎区段岩层物性。根据光缆应变分布及电阻率分布特征,结合巷道围岩地质属性,认为断层破碎带注浆加固后稳定性得到有效提升,断层活化变形程度较小。

关键词：断层破碎带活化动态监测稳定性突水

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井筒壁后注浆质量反射波法检测技术

采矿与安全工程学报 2011年第1期28卷 115-121页

作者：张平松郭立全安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001

为了查明厚松散层覆盖地区的立井井筒在施工及维护过程中出现的注浆及破坏问题,采用反射地震波法对其进行无损检测.利用反射地震波法进行井壁环向和纵向测线布置,通过所获得的高频反射波波速、振幅及频率等多种地震属性参数确定井壁及... 详细信息

为了查明厚松散层覆盖地区的立井井筒在施工及维护过程中出现的注浆及破坏问题,采用反射地震波法对其进行无损检测.利用反射地震波法进行井壁环向和纵向测线布置,通过所获得的高频反射波波速、振幅及频率等多种地震属性参数确定井壁及壁后空间的异常范围,注浆前后的测试对比可进一步获得对壁后注浆质量的评价效果.对新建井筒、维修井筒井壁的测试研究成果表明,反射共偏移法测试时观测系统参数宜选取偏移距为0.6-0.8 m,道间距0.2-0.4m,激发点移动步距为0.2 m.根据井壁表面波速、综合主频及波形特征能对井筒表面及内部结构进行定性到半定量评价.反射地震波法在井筒壁后注浆质量检测中,其干扰因素小,现场可操作性强,探测所圈定的异常范围准确.

关键词：壁后注浆质量检测反射波法立井井筒

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UWB室内定位系统的稳定性研究

仪器与设备 2022年第2期10卷 97-104页

作者：刘常乐郭立全杜凯李智安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南

从移动互联到物联网,越来越多的应用场景对室内高精度定位提出了需求。为研究UWB定位系统在室内环境对于静止目标的定位性能,在这篇文章中通过实验的方法对室内环境中空旷和有障碍两种环境中UWB定位特征进行测试。实验结果表明UWB在室... 详细信息

从移动互联到物联网,越来越多的应用场景对室内高精度定位提出了需求。为研究UWB定位系统在室内环境对于静止目标的定位性能,在这篇文章中通过实验的方法对室内环境中空旷和有障碍两种环境中UWB定位特征进行测试。实验结果表明UWB在室内环境中定位误不超过0.2 m,实验环境下误差小于10%,能够满足亚米甚至厘米级的定位精度,定位性能优越。

关键词： UWB 室内定位高精度定位 TOA

航空燃气涡轮发动机红外辐射试验现状及方法研究

维普期刊数据库评论

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航空燃气涡轮发动机红外辐射试验现状及方法研究

第五届中国航空科学技术大会

作者：李松郭立全梁东启成兵胡长寿中国航发贵阳发动机设计研究所

红外辐射特性是军用飞行器战场生存的重要指标之一,在航空发动机研制的初始飞行前、持久试车前和设计定型阶段,需要通过发动机红外辐射特性试验来进行发动机外部特征分析,以确定在不同方位角、仰角、红外线辐射带通、高度以及发动机状... 详细信息

红外辐射特性是军用飞行器战场生存的重要指标之一,在航空发动机研制的初始飞行前、持久试车前和设计定型阶段,需要通过发动机红外辐射特性试验来进行发动机外部特征分析,以确定在不同方位角、仰角、红外线辐射带通、高度以及发动机状态下的最大红外线辐射强度。本文研究了红外辐射特性试验需要的环境、设备和方法等要素,为深入研究和考核发动机红外辐射特性,提高试验结果准确性和推进改进改型提供了参考。

关键词：发动机红外辐射外部特征方位角热空腔尾射流

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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矿井巷道震波超前探测系统研究

矿井巷道震波超前探测系统研究

作者：郭立全安徽理工大学

学位级别：硕士

矿井巷道在掘进过程中经常遇到断层、陷落柱、煤岩体结构破碎带等地质异常体,这些异常体除直接影响施工效率外,还控制着矿井水、瓦斯等灾害的发育和发生,给矿井安全生产带来极大的威胁,因此必须能对掌子面前方地质异常体进行超前探测。... 详细信息

矿井巷道在掘进过程中经常遇到断层、陷落柱、煤岩体结构破碎带等地质异常体,这些异常体除直接影响施工效率外,还控制着矿井水、瓦斯等灾害的发育和发生,给矿井安全生产带来极大的威胁,因此必须能对掌子面前方地质异常体进行超前探测。由于超前探测属于隐伏目标体定位问题,巷道内可供利用的观测空间有限且受全空间效应影响,探测施工和数据解析难度较大,因而要达到快速、准确的超前预测预报需求存在一定的困难。论文在前人研究的基础上,基于地震反射波超前探测的方法原理,开展了大量的理论与实验研究,开发完成了适用于矿井地质条件探测的巷道震波超前探测系统(Mine Seismic Prediction,简称MSP)。巷道震波超前探测地球物理条件是论文的研究基础,通过对巷道掘进地质条件的分析,进一步研究了巷道周边界面反射波时距规律。在构建巷道条件下地震反射波法数据采集系统及现场技术方法的同时,对比分析了点状、线性和空间任意观测系统,认为在巷道震波超前探测中应采用将线性与任意布置相结合的空间观测系统。通过对不同的反射界面模型进行数值和实验模拟,进一步验证了巷道前方界面反射波同周边其它界面具有视速度差异,同时反映出巷道空间任意反射观测系统相比于线性观测系统具有增加叠加次数、提高成像精度的优势。巷道反射数据处理算法是论文研究重点,主要包括:利用F-r和τ-p联合视速度滤波提取巷道前方界面反射波;采用极化滤波对巷道条件下获得的三分量记录进行纵横波分离;提出垂直界面模型条件下综合采用速度扫描与绕射偏移速度校正方法建立探测区域纵波和横波速度模型;进一步利用S变换时频分析方法获取地震记录中的瞬时属性参数。通过对理论模型和实际资料的处理,均获得了良好的效果。以数据核心处理技术为基础,基于Visual C++.net平台开发完成了MSP2.0数据处理系统,该系统提供了丰富的巷道震波数据的预处理、核心处理及成像功能,人机交互方便。在顾桥煤矿-780南翼轨道大巷超前探测应用表明,MSP为预测预报巷道前方未知地质条件提供了丰富资料和判断依据,对巷道掘进生产起到了很好的指导作用。

关键词：矿井巷道超前探测 MSP 地震超前预报纵横波分离速度建模