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分英文原文譯文：在煤層地震勘探技術的基礎上使用體波為天然堿礦山測量支柱寬度M:Gea；H:Wangb；A：Schisslerc；R:Ramanida科學和技術，羅拉密蘇里大學，MO65409，USAb紐蒙特礦業公司，格林伍德村，CO80111，美國?利科技公司，金，一氧化碳80401，美國d賓夕法尼亞州立大學，大學科技園，PA16802，USA2011年1月8日。2012年3月2日。2012年3月25日。抽象體波是以煤層地震勘探技術為基礎的。它對天然堿礦山房柱支柱寬度測量評估時，一個關鍵的問題，在與水接觸時天然堿面臨的屏障支柱的溶出率的問題。這個煤層地震勘探技術和傳統技術之間的主要區別是，這種技術是利用高頻率的P波和S波信號。在懷俄明州的兩個天然堿礦山的技術進行了測試。三個礦點被利用為研究對象，其中的支柱寬度介于82至107中號。調查表明，所研究的天然堿縫均P和S波的速度只有1.5％的平均標準偏差，波傳播是非常穩定的。高頻信號，在2500-5000赫茲的范圍內，利用高分辨率的調查。三種類型的反射信號進行觀察，這是P波，S波和S波的在煤層無效接口模式轉換。橢圓形的映射方法是用來容納在地下礦井中遇到的高度不規則的調查線。該方法還允許同時使用所有的反射信號，因此，顯著增加可用的物理數據為支柱的寬度計算。估計在±4.6米，或柱寬度約5％的平均映射誤差。也可以利用其他礦山，如石灰石礦山，縫阻抗是類似或高于圍巖的阻抗，在煤層地震勘探技術為基礎的體波。亮點?為評估支柱溶出率，天然堿礦山?高頻信號，至5,000Hz面臨的主要問題的開發，利用高分辨率調查。?廣泛的測試在兩個天然堿礦山支柱寬度介于82至107中號。?正式表明美國礦山安全和衛生上將和天然堿行業。?適用于高的煤層阻抗，如石灰石礦山，其他礦山。關鍵詞：煤層地震;檢測失效;天然堿;屏障的支柱;煤礦安全介紹天然堿是含水碳酸鈉，具有多種用途，包括玻璃制造，肥皂和紙張制造，水處理的商品。它也被廣泛使用在化工行業。懷俄明州堿礦，估計總儲量127億噸，其中40億噸目前正在考慮收回[1]。是世界上最大的天然堿礦床。在懷俄明州的天然堿礦開采始于1947年。目前，在該地區的主要生產有四個：FMC，通用化工，OCI和蘇威。采礦方法在實踐中是房柱工作面。天然堿行業關注的一個主要問題是水的存在惡化了屏障支柱。屏障支柱是留在地方分開積極礦區采空區的支柱。長鉆孔的方法，已廣泛用于煤礦開采，為了測算阻隔支柱的寬度和在采礦時提前檢測空洞，不符合天然堿礦山的實際，因為它會導致水進入屏障支柱。正因為如此，利用非破壞性的測試方法，如地球物理技術，是必要的。本文討論了在煤層地震檢測天然堿開采的屏障支柱惡化的目的開發的技術為基礎的體波。這項技術的測試程序在懷俄明州的兩個天然堿礦得到了運用。體波在煤層地震勘探技術上的概念工作原理體波的工作原理如圖所示。（1）傳感器和地震源放置在煤層中。當震源開始后，產生P波和S波，從地震源上開始，在三個方向發射信號。這些信號被反射回從煤層接口和傳感器檢測點?；趥鞑r間和速度的聯營體波以及地震源和傳感器的位置，可以劃定縫接口點。圖STYLEREF1\s0.SEQ圖\*ARABIC\s11使用頻率高的反射體波測量支柱寬度。以煤層地震勘探技術為基礎的體波是與常規使用的煤層地震（ISS）的技術是不同。傳統的技術有很多使用限制。最近這種技術的應用，在煤礦的檢測是無效的。當煤層的阻抗相似或大于該值，使用體波檢測是必需的。體波在煤層地震方法的使用是由四部分組成：（1）實驗設計，優化的傳感器和信息源的布局。（2）野外作業，包括鉆井，安裝傳感器和數據采集。（3）數據分析，以確定反射信號，并建立相關的旅行時間。（4）的映射縫無效接口。關鍵問題：長距離獲得高頻信號以煤層地震方法為基礎的體波的發展面臨著許多獨特的問題。最關鍵的技術障礙，獲得長距離高頻信號的能力。從物理學上知道，與反射信號的對象相比，波的長度必須小于反射對象。否則，波只會越過如圖對象。正因為如此，如果被檢測對象的大小是小，所需的信號頻率會很高。在懷俄明的天然堿礦山接縫高度是3.7中號的情況下，所需的信號頻率最低是1400赫茲，如果反映利用P波（P波速度在天然堿：5114米/秒）。以確保使用技術是可靠的，所需的頻率甚至更高。事實上，在懷俄明州的天然堿礦山的測試所使用的信號有一個典型的2500-5000赫茲的頻率范圍。（1）從物理學上知道，高頻信號的衰減嚴重。因此，高頻信號的檢測范圍是非常有限的。因為這個原因，高頻信號通常視在實驗的范圍和領域的研究很少使用。在懷俄明州的天然堿地雷屏障支柱，具有典型的60-90米的范圍內。因此，一個類似的范圍內的支柱被選定為這項技術的測試。反射信號的雙向傳播，在這些測試點的距離介于183至229中號。高頻信號，高達5000赫茲以上的描述距離的檢測能力，這個項目是一個巨大的挑戰。為了提高捕獲高頻信號，需要一個高分辨率數據采集系統，一個16通道ESG的波段地震監測系統，用于數據采集。該系統有一個可調采樣率16位分辨率。這項調查的采樣率是50K采樣/秒。30VS2/米，在50到5000赫茲的頻率（加或減3分貝），靈敏度與ESG的研究利用傳感器A1030加速度計，單軸傳感器。除了選擇儀器，我們關注的重點是如何解決的耦合效應。耦合作用是影響信號強弱的主要因素之一，并且是唯一的主要因素，我們可以以此開展工作。提高耦合效應有兩種方法。一種方法是安裝鉆孔傳感器。由于支柱表面往往高度不平整，支柱表面的傳感信號往往失真，特別是高頻信號衰減。因此消除斷裂帶所造成的衰減問題是改善耦合效應的關鍵。為實現這一目標的最有效的手段是在斷裂區超前鉆孔安裝傳感器。斷裂區的深度取決于許多因素。支柱應力的研究已經表明，裂隙帶通常是不到一半的支柱高度。基于這一事實考慮，1.5米和2.1米長的鉆孔，可用于傳感器安裝。圖STYLEREF1\s0.SEQ圖\*ARABIC\s12波長和對象的大小。為了確保安裝一個特殊的傳感器安裝技術質量，檢索傳感器安裝技術開發[6]。有了這項技術，傳感器的錨，螺絲裝配，首先是與特定類型的樹脂凝成在鉆孔底部。輪值錨，然后連接到傳感器。傳感器安裝錨固強度進行測量所需要的力量拉錨的金額，稱為拔出力。實驗室測試結果表明，傳感器安裝在天然堿拉出來的力量是至少2.67千牛。檢索傳感器安裝技術使傳感器可靠地安裝在鉆孔底部，但，是用于安裝和檢索操作簡單方便。田間試驗表明，安裝技術，這是獲得高頻信號是必不可少的。傳感器安裝在訂明的方式展出可預見的，一致的，可重復的性能。網點表征為了使用體波在煤層地震勘探技術為支柱的寬度測量，一些網點相關參數，必須先進行評估。這些參數包括P波和S波的速度，信號特征，頻譜，所需炸藥量，衰減該網站的屬性，與信號檢測距離。一個基本手段，以獲得所要求的信息傳輸的調查。傳輸調查類似反射測量儀器儀表，現場操作，將收集的數據傳輸調查。透射和反射調查之間的區別是測試布局。調查反映，如圖1所示。傳感器和地震源通常位于同方的支柱。相反，傳輸調查，傳感器和震源放在兩個不同的側面，往往在兩側的支柱。與傳輸的調查，由傳感器接收到的信號是直接和不受干擾，允許的場地條件進行客觀的評價。例如，在P-和S波的速度信號的旅行時間和相關的地震源和傳感器之間的距離的比例。傳輸調查進行了兩個網站，一個一般的化學FMC的。在這兩個礦山的傳輸調查選定的支柱，分別是104米和88米，寬。這些支柱寬度分別代表天然堿礦山使用的障礙支柱。共有十一個調查（每次調查是指震源產生的事件，并從這個事件中獲得的地震數據），所有這些是成功的。試驗場在FMC傳輸調查顯示圖。3，傳感器陣列的支柱東側（圖上方）和節點是西側（圖底部）。這兩部分之間的平均距離為99中號。傳感器孔位于背短項，并在肋骨中間鉆水平。其中7個傳感器洞，是正常的，指出源方向和其他兩個是垂直導向（圖4）。這項安排旨在促進偏振分析。直線和角度傳感器孔分別為1.5和2.1米長，分別。爆破孔鉆水平在肋骨中間，直徑為5.2厘米和1.2米長。圖STYLEREF1\s0.SEQ圖\*ARABIC\s13在FMC傳輸調查的試驗場地圖STYLEREF1\s0.SEQ圖\*ARABIC\s14傳感器傳輸的調查孔的布局。天然堿高頻信號在FMC網站共有7個傳輸調查被執行。地震的來源包括單帽，42和125號允許棒型炸藥。所有的孔都源于粘土假人。從所有的調查，獲得了出色的信號。作為一個例子，原來的紀錄（未篩選）傳輸調查圖。5。有兩個組的波。第一組是P波，第二個是S波。這些波組是非常明確的，尖銳的移民和明確分離的特點。頻率內容為P波和S波是非常高的。譜分析表明，在5000赫茲的主頻。圖STYLEREF1\s0.SEQ圖\*ARABIC\s15事件60（加速度）的傳輸信號。信號的極化角度傳感器孔（S1，S3，S5和S7）被用來充當偽兩軸傳感器和測試這些偽兩軸傳感器是否可以促進偏振分析。這些傳感器接收到的信號表明，這些偽兩軸傳感器在這方面非常有效。請注意，S5和S7導向的信號傳播方向，因此P波信號比S波信號強。相比之下，S1和S3的信號傳播方向垂直和S波信號比P波信號強。P波和S波速度天然堿P波和S波速度在5114米/秒和2613米/秒，分別計算。與考慮，從49測線和標準偏差分別為1.2％和0.79％的P波和S波速度的數據為基礎計算，可以得出結論，該站點的速度場是非常穩定。事實上，它被認為，根據現場和實驗室測試結果，這種穩定是代表目前在懷俄明州開采的天然堿礦床。例如，在兩個現場，并在實驗室中測得的P波速度差異只有20米/秒，或0.3％（圖8）。一個穩定的速度場是一個非常有利的條件，申請在煤層地震勘探技術為基礎的體波。反思調查也進行了反射調查在一般的化學和FMC。在一般的化學測試，103米，寬支柱，網站是同一個用于輸電調查的。在FMC的試驗場地，是一個真正的障礙支柱，這是82米，寬（圖6）。開采出方的支柱，是裝滿了水。圖STYLEREF1\s0.SEQ圖\*ARABIC\s16在FMC中RB3是主要的爆破部分的試驗場和實驗布局。在FMC網站縫無效邊界呈不規則。在中部地區相對平坦。在它的右邊是一個V形的支柱，它可以吸收進入到該地區的信號，像一個“匯”反映調查期間。左側是幾個短項為本，在同一方向。這些項目的影響是在測試前不明。由于這些原因，部分“裝滿水”為標志，反射調查的目標市場選擇。一旦被選定的目標，傳感器部分和爆破部分計劃。傳感器部分（圖7），包括7個雙角度傳感器孔，其中4.45厘米，直徑2.1米深。角度傳感器孔被用來充當偽兩軸傳感器促進偏振分析。圖STYLEREF1\s0.SEQ圖\*ARABIC\s17FMC調查設計的傳感器的部分反映反映調查的爆破孔擴散到三個一般的位置，并作為“RB1，RB2和RB3確定。RB1與RB2位于傳感器陣列的兩個相鄰的短項背。它們的位置如圖。7。RB3的主要爆破節。本節中的爆破孔的細節圖所示8。圖STYLEREF1\s0.SEQ圖\*ARABIC\s18在FMC的調查中反映爆破的主要部分FMC試驗場利用兩次。首次使用該技術的初步測試。在一般的化學和FMC，這是成功的初步測試之后，該網站被再次使用，作為該技術的示范點。MSHA的和天然堿行業在2005年8月舉行一個正式的示范試驗。在FMC的網站進行了總共18反射測量。所有這些調查獲得高品質的反射信號。作為一個例子，反射調查原始記錄圖。9。本次調查相關的射線路徑和反射信號的位置，如圖所示。9。圖STYLEREF1\s0.SEQ圖\*ARABIC\s19118事件的反射信號的射線路徑有兩組反射波，在圖中標示的V形展出。第一組是在位于傳感器陣列左側短期入境的S波的反射信號。第二組是反映從煤層無效接口的信號。反射信號的頻率含量非常高，集中在5000赫茲。如此高的頻率內容的真正意義在于對反映從煤層無效接口的信號已經走過超過170米的事實。最好的知識，沒有類似的應用已有報道。高頻信號是必不可少的高分辨率調查。數據分析數據分析是非常重要的可靠使用的調查數據。有幾個獨特的數據分析與體波在煤層地震勘探技術為基礎的應用相關的問題。第一個是直接來港定居人士的高幅度。直接來港定居人士是指那些直接從源到接收者的信號，其中旅游。由于行駛距離短，這些信號的幅度比反射信號高得多。這種差異幅度可能會產生反射信號檢測的困難。信號跟蹤圖。11是這樣的一個例子。反映在這種情況下，反射信號包括反映P波，S波，S波模式轉換（P波的變化在煤層無效接口S波）由于反映。反射信號的幅度，特別是反映S波，S波由于模式的轉換，都非常低，由于直接來港定居人士的優勢體現。這是非常困難的，因為背景噪聲和信號干擾的視覺檢查時間正是這些反射信號到達。圖STYLEREF1\s0.SEQ圖\*ARABIC\s110108事件的信號跟蹤數據分析中的第二個主要問題是抵達類型的識別。因為它已經在前面討論過，有三種類型的反射信號，P波，S波和S波的模式轉換。由于這些信號的旅行時間差別很大，分配信號類型的任何失誤都會導致重大的計算錯誤柱寬度。因此，信號類型是在數據分析中最重要的。其他非常重要的問題是在數據分析的異常檢測。離群這里指的反射信號，不反映從煤層無效接口。當體波在煤層地震勘探技術的應用在礦山，在試驗現場附近的地下運作，是潛在的“反射”。第一組的反射信號圖。9是這樣的一個例子。如果沒有正確識別這些信號，他們將顯著污染的最終結果。一個方法，廣泛用于數據分析，包括。偏振分析，hodogram技術，傅立葉變換，小波分析，模式分析，互相關，等詳細的討論這些方法根據體波在煤層中的應用GE[6]編寫的一份報告中，可以發現地震技術。以下是一個簡短小波技術的應用示范。其中利用反射信號的識別方式，小波分析，發現在許多情況下非常有效。小波分析的好處是，它允許一個檢查在任何特定時刻信號的頻率和幅度。作為示范，小波變換信號圖。11圖。12。圖中，小波系數是指數振幅注意時間，頻率和WT系數軸。在圖中，低頻噪音從高頻信號分離。作為一個結果，反映的S波信號中脫穎而出，即使他們有比背景噪聲的幅度要低得多。煤柱寬度測量已經確定反射信號后，下一步就是要映射的反射面。在地球物理，傳統的方法，以提高反射數據是疊加多通道數據。使用這種方法時，接收器和源更正一個共同的基準。改正的，但是，必須是相當輕微的，因為這是主要通過靜校正了個別地震的痕跡不斷轉變。在地下進行的無效檢測，接收器和源往往顯著偏離直線。在試驗場的FMC，兩三個爆破部分的情況下，位于該項目，從傳感器線偏離15％和22％的反射距離（圖6）。正因為如此，另一種方法是必要的。圖STYLEREF1\s0.SEQ圖\*ARABIC\s111跟蹤事件108的小波變換信號橢圓形的作圖法[6]被選定為它的魯棒性和靈活性。反思的調查依靠兩條信息：震源和接收器的位置，和信號源和接收器之間的旅行距離。如果一個人認為一個源和一個接收器的灶，它立即被稱為一個橢圓形的獨特定義信號的旅行距離，在均勻介質中的反射點必須是橢圓。根據解析幾何，橢圓只定義了一絲潛在的反射點，但也反射面，這是該點的切線方向。因此，反射面，這些橢圓形的共同切線劃定。在位于西349FMC的發展部分的障礙支柱映射的結果圖。13。在這種情況下，使用橢圓的方法有一些明顯的優勢。首先，該方法的傳感器和源位置，它可以在任何方便的位置上沒有具體要求。圖中的橢圓形，包括從所有三個部分爆破，這三個獨特的橢圓組的反射數據。這將是非常困難的，如果不是不可能的，這樣做，如果使用常規的放樣方法。橢圓方法的其他重要優勢是它在處理大量數據的處理和可視性。該方法可以同時處理數據，無論傳感器和源位置，信號類型，調查序列。圖中的橢圓形代表所有可用的反射數據，其中原產三個一般的位置，從9個反射調查收集。信號信息的類型包括反射P波，S波，S波由于模式的轉換。此外，作為該方法直接表示反射數據，避免了許多數學操作，否則，可能會需要。可以映射錯誤估計直接從情節。根據橢圓形的作圖法的理論，支柱邊界劃定共同切線。在圖中，這個共同的切線代表一條紅線，這與實際的支柱邊界不謀而合。在這種情況下的平均映射錯誤估計在±4.6中號。最后，該方法簡單，直觀，易于使用。圖STYLEREF1\s0.SEQ圖\*ARABIC\s112在屏障支柱中繪制一個橢圓形無效接口的方法結論一個體波在煤層地震勘探技術為基礎開發天然堿礦山屏障支柱寬度測量評估在與水接觸時，一個關鍵的問題，由天然堿產業面臨的屏障支柱的溶出率的目的。在懷俄明州的兩個天然堿礦山，通用化工和FMC的技術進行了測試。三個礦點被利用為支柱寬度介于82至107中號的研究。除了一般在這些礦點的技術測試，技術也正式表明了美國礦山安全和衛生行政及天然堿產業在FMC網站。以下是一個簡要的測試結果。高頻信號和可靠的數據采集技術FMC和一般化學觀察到的反射信號的一個獨特的特點是高頻率，通常在2500-5000赫茲的范圍。該技術的成功在很大程度上是由于其獲得這些高頻信號的能力。除了在數據采集系統和傳感器，用于項目，檢索傳感器安裝技術的發展，導致在耦合效應顯著的改善，是一個關鍵因素。高頻信號的高分辨率調查的一個先決條件。一致和準確的P-和S波的速度P波和S波在礦點的速度顯得非常一致。例如，在FMC的網站，一般化工站點和實驗室測量P波速度是5114米/小號，5102米/秒，5093米/秒，分別。這三個測量值之間的最大區別是只有20米/秒，或0.3％的平均P波速度。這種一致性構成了一個非常有利的條件，采用體波在煤層地震勘探技術在懷俄明州的天然堿地雷。多個反射信號和兼容的數據分析方法三種類型的反射信號，觀察下兩個裝滿水和干燥的條件，這是P波，S波和S波由