煤矿井下顺层钻孔中煤层厚度随钻探测方法研究

发布时间：2017-06-05 16:05

  本文关键词：煤矿井下顺层钻孔中煤层厚度随钻探测方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：煤层厚度是煤矿生产过程中非常重要的一个参数,其变化会影响采掘部署、增加掘进巷道数量、影响生产计划、降低回采率。另外,煤厚还影响采区的合理布置、采煤方法的正确选择、储量的准确计算、煤炭资源的充分回收等。因此,研究煤厚变化对指导煤矿安全生产具有重要的实际意义。煤矿井下顺煤层随钻测量煤厚技术能够实现煤层厚度的测量值更加接近其准确值;并能够从根本上解决由于煤层厚度变化引起的采掘工作接替问题、极大的提高掘进效率和煤层回采率、同时也能辅助于矿井煤与瓦斯突出灾害预测、促进煤矿安全生产、提高煤矿经济效益等重要意义。顺煤层随钻测量煤厚是根据测量钻头位置和上下两个煤岩分界面的距离而得到。通过对常用的岩层分界面测量方法进行对比和总结,选出三种适用于煤矿井下的煤岩层分界面测量方法:钻孔雷达技术、随钻地震技术、声波测量技术;结合随钻探测技术总结出三种与之相对应的顺煤层煤厚随钻测量方法,分别从工况条件、测量精度、信噪比及测量方式等方面对上述三种方法进行对比分析,认为相对于其它两种方法,钻孔雷达随钻测量方法更适用于煤矿井下顺层钻进中煤层厚度的随钻测量。本文针对钻孔雷达测量煤厚方法,对其主要硬件——钻孔雷达天线进行了设计与仿真,得出了适合煤矿井下随钻测量的主要天线参数:天线半径约为7.5mm,天线振子长度约为355mm,天线中心频率约为200MHZ。为了获取钻头的空间位置,参与设计了钻头姿态测量模块,并详细介绍了其工作原理、数据获取及处理过程。最后,基于GIS技术,设计并研发了随钻测量系统数据处理辅助软件,实现了钻孔及煤厚数据的实时获取、处理、存储、分析与显示功能。
【关键词】：顺层钻孔 随钻测量 煤矿井下 煤层厚度 钻孔雷达
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD175
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 研究目的和意义10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 煤层厚度探测技术研究现状10-11
• 1.2.2 随钻探测技术研究现状11-12
• 1.2.3 煤层厚度随钻探测技术研究现状12-13
• 1.3 研究内容13
• 1.4 技术路线13-16
• 2 随钻探测系统原理及关键技术16-34
• 2.1 概述16
• 2.2 无线随钻通讯技术研究方法及原理16-24
• 2.2.1 钻井液脉冲式随钻通讯16-18
• 2.2.2 声波随钻通讯18-19
• 2.2.3 电磁波随钻通讯19-24
• 2.3 定向姿态方位测量方法与原理24-34
• 2.3.1 姿态方位测量的基本原理24-27
• 2.3.2 姿态测量模块设计与开发27-30
• 2.3.3 原始数据获取及处理过程30-34
• 3 煤层厚度随钻测量方法研究34-60
• 3.1 概述34
• 3.2 钻孔雷达煤厚测量方法34-46
• 3.2.1 钻孔雷达方法简介及其影响因素分析34-43
• 3.2.2 钻孔雷达测量煤厚基本原理43-45
• 3.2.3 钻孔雷达数据处理流程45-46
• 3.3 随钻地震煤厚测量方法46-53
• 3.3.1 随钻地震方法简介46-47
• 3.3.2 随钻地震测量煤厚基本原理47-50
• 3.3.3 随钻地震数据处理流程50-53
• 3.4 声波煤厚测量方法53-58
• 3.4.1 声波测量方法简介53-55
• 3.4.2 声波测量煤厚基本原理55-56
• 3.4.3 声波测量数据处理流程56-58
• 3.5 小结58-60
• 4 钻孔雷达天线设计及仿真60-72
• 4.1 钻孔雷达天线概述60-65
• 4.1.1 常用钻孔雷达天线类型60-62
• 4.1.2 钻孔雷达天线探测深度62-63
• 4.1.3 钻孔雷达天线探测分辨率63-65
• 4.2 半波偶极子天线设计与仿真65-72
• 4.2.1 偶极子福射原理65-66
• 4.2.2 半波偶极子天线设计与仿真66-72
• 5 煤厚随钻系统辅助软件开发72-82
• 5.1 系统开发软、硬件要求72
• 5.2 数据库设计72-73
• 5.3 系统主要功能实现73-82
• 5.3.1 系统框架及主界面73-75
• 5.3.2 矢量图形编辑75-76
• 5.3.3 钻孔及煤厚信息管理76-77
• 5.3.4 钻头姿态计算及煤岩界面绘制77-82
• 6 结论82-84
• 参考文献84-90
• 作者简历90-92
• 学位论文数据集92

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本文编号：424080