本文關(guān)鍵詞：工作面斷層的三維槽波波場模擬與探測方法研究　出處：《中國礦業(yè)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著煤礦機械化開采程度的不斷提高,煤礦井下工作面內(nèi)斷層已成為影響煤礦安全與高效開采重要因素之一,由于地面物探與井下無線電波透視方法探測斷層的局限,為此,需要發(fā)展在煤礦井下近距離、大透距、高精度查明影響煤礦安全開采斷層的物探方法。槽波接收點和震源接近探測目標(biāo)體,具有穿透距離大、頻率高、能量強、信噪比高的特點,在井下小斷層探測中具有明顯的優(yōu)勢。論文采用GPU并行算法進行三維槽波彈性波場模擬,分析井下工作面斷層的槽波波場特征,探討透射槽波探測斷層的分辨能力,進行斷層落差預(yù)測,優(yōu)化觀測系統(tǒng),以提高槽波探測斷層的能力與精度。采用CUDA編程技術(shù)和優(yōu)化技術(shù),研究基于GPU并行計算的三維槽波快速高精度交錯網(wǎng)格高階有限差分?jǐn)?shù)值模擬方法,降低三維數(shù)值模擬計算中的存儲問題,模擬斷層三維槽波波場精度高,與基于CPU平臺運算結(jié)果比,占用內(nèi)存更低,運算速度更快。通過槽波頻散分析,選取Airy相附近頻率為子波主頻,建立了一系列井下工作面斷層關(guān)鍵地質(zhì)參數(shù)斷層模型,模擬斷層落差、傾角、走向、頂?shù)装鍘r性和組合方式,進行頻散分析與改進層析成像CT成像,從理論上探討透射槽波探測斷層的分辨能力。數(shù)值模擬分析表明,槽波振幅衰減系數(shù)隨斷層落差增加而增大,隨煤層厚度增加而減小,推導(dǎo)一定煤厚條件下槽波衰減系數(shù)與斷層落差關(guān)系式,并制作衰減系數(shù)、斷層落差與煤厚關(guān)系量板圖。為了提高槽波對斷層橫向分辨力,嘗試采用槽波屬性RGB融合方法,提高了信噪比和分辨能力,將振幅衰減系數(shù)、斷層落差與煤厚關(guān)系量板圖,及槽波屬性RGB融合方法,應(yīng)用于實際資料解釋中,解釋的斷層落差與巷道實際揭露吻合較好。通過正演模擬,基于CT成像效果以測量值相對誤差與射線密度兩個標(biāo)準(zhǔn),探討槽波觀測系統(tǒng)對工作面斷層的探測能力,優(yōu)化觀測系統(tǒng)。并應(yīng)用到工程實踐,建立了一套基于透射槽波高精度斷層探測方法。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TD82;TD17

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本文編號：1312493