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近年来煤炭物探的主要进展

时间：2022/1/5阅读：86

吊舱式直升机频率域电磁、磁测量系统是我国在从加拿大引进的MPUIJSE六频电磁仪和磁力仪基础上，自行集成的一套测量系统。该系统由MPULS频率域电磁系统、CS3磁力仪、DS数据收录系统、GPS导航定位系统、高度测量系统、模拟记录仪和电源系统组成，可同时测量电磁、磁2种参数，其性能指标达到了世界同类产品的先进水平。

MPIUSE电磁系统为新型的数字化和宽带系1.1 采区三维地震推广范围和应用领域不断扩大煤矿采区三维地震勘探技术自1 994年在平原地区获得成功后，1 995年在山区、1 998年在戈壁地区、2000年在沙漠地区、2001年在黄土塬区、2005年在陡倾角地区等复杂条件下相继取得技术突破，直接拓展了高分辨率三维地震勘探技术应用的广度和深度，煤矿采区三维地震勘探技术在全国的应用范围已拓宽到包括平原、山区、丘陵、戈壁、沙漠、海上、黄土塬等地区，推广地域横跨华东、华北、华中与西北地区（西南地区仍处在前期的生产性试验阶段），用户群体包括国有煤炭集团、民营煤炭企业以及个体经营者，地震成果从传统的构造地质向水文地质、开采地质方向拓展，服务阶段从以往的资源勘查阶段，上升到服务于煤矿安全高效开采的生产阶段．总之，近十年来，煤矿三维地震勘探取得了令人瞩目的进展，其解决煤矿生产地质问题的精度和能力得到了业主的普遍认可，成为煤矿采区采前构造勘探的技术手段而得到了大范围的推广应用．在2003年和2006年，山东龙矿集团与胜利油田物探公司、中煤科工集团西安研究院以及山东省煤炭地质局联合，先后两次在地处渤海湾的黄县煤田北皂煤矿北海域、梁家煤矿西海域进行7海下煤炭资源精细探查，采用煤矿采区高分辨率三维地震技术，创新性地将三维地震高密度的检波器接收阵列放置于海底，取得了高分辨率的地震资料，准确查明了该海域内8亿t煤炭资源的赋存状态，迄今为止，山东龙矿集团已连续5年实现了海域煤炭资源的安全高效开采；2007年10月，我国在内蒙古弓沟煤田进行了地下煤层气化点火试验并获得成功，开创了国内地下煤层化之先河，实现了低热值煤气示范性发电．为了监测气化燃烧热力影响边界、形态、方向、气化区冒落带的高度及气化煤层裂隙发育程度，2009年采用高密度三维地震方法准确识别出地下煤层气化的平面展布形态，为煤炭地下气化扩大工程设计提供了重要的地质信息；2010年，山东兖矿集团在济宁二号煤矿开展了利用三维地震探测工作面“三带"发育高度的有益尝试，这有可能成为今后煤炭四维地震的萌芽．另外，煤炭地震勘探队伍也积极开展了利用高分辨率地震勘探技术，对石膏矿、岩盐、油页岩等非煤资源精细探测的实践；同时，煤田地震勘探以其浅层、高分辨率地震勘探的特色，在全国城市活断层地质调查中也发挥了重要作用．1.2地震资料精细目标处理与地质动态解释技术地震勘探是一个系统工程，其技术的进步是地震数据采集、处理、解释以及后期验证的综合产物．与油田地震勘探不同，煤田地震勘探地区不但钻孔多、而且在后期的井下开采过程中几乎能够验证全部地震解释结果，但是，煤田地震勘探以往却很少从验证过程中吸取经验，并将其反馈到地震资料的再处理、再解释过程中．近年来，煤矿安全高效开采对于地质保障的技术需求愈加强烈，地震资料处理中高精度层析静校正、叠前偏移、保真处理等新方法与新软件不断推出，直接推动了煤矿采区三维地震资料处理向精细化处理、目标处理等方向发展；在借鉴石油天然气开发地震、油藏监测、储层描述等先进的解释技术和新的理念基础上，充分利用煤矿采掘过程揭露的宝贵地质信息，不断引入包括地震属性分析、全三维地震解释等新的技术成果，开展煤矿采区三维地震资料的地质动态解释，取得了明显的成效．淮南矿业集团是全国三维地震开展最早、应用的矿区，目前完成的常规三维地震勘探累计有48个采区（区块），勘探面积达254. 56 km2，占淮南矿区（潘谢）面积的46. 76%.在后期的井下生产中，对以往三维地震成果1030个断点进行了验证，分析了小断层、煤层变薄区在三维地震资料上的显示特征，在探采对比分析工作的基础上，完成了9个块段、63. 65 km2的三维地震资料重新处理，并对精细处理后的三维地震资料开展了地质动态解释，为该集团的快速发展提供了地质保障．地震勘探逐步实现从构造勘探向岩性勘探的跨越。

地震构造勘探主要利用地震波的运动学特征，而地震岩性勘探除了利用地震波的运动学特征外，还利用地震波的动力学特征来研究地层的岩性．地震岩性反演技术是一门集地震、测井、地质、计算机等多学科为一体的综合地球物理勘探技术，它以钻探、测井资料为约束，对地震叠前道集资料进行AVO反演、叠前弹性波阻抗或叠后波阻抗反演．地震反演剖面将钻孔测井数据具有很高纵向分辨率的特点与地震剖面具有较好的横向分辨率的优势结合起来，优势互补，获得的地震岩性反演剖面具有明确的地质意义和物理意义，成为地震勘探由构造解释迈向岩性解释的桥梁和纽带．地震岩性反演剖面具有很高的纵向分辨率，深部薄煤层的连续性和可检测性得到增强，同时还获得煤层顶、底板的岩性信息．山东省煤田地质局在新疆某区，成功应用该技术解决了侏罗纪含煤地层多煤层对比的技术难题；该技术有望在圈定导水裂隙带的分布范围、围岩的透气性、瓦斯富集区等开采地质问题中，发挥重要作用．地面瞬变电磁法在煤矿水文地质条件探查中得到广泛应用。

我国的煤炭电法勘探工作始于20世纪50年代初，当时主要引进前苏联的方法技术，以直流电法为主，随后又发展了电化学方法（如激发极化法），其主要地质任务是在隐伏区找煤；到20世纪60年代，开始研究以绝对测量为特点的电磁感应类方法，开始探索应用电法技术探测老窑采空区、岩溶、古河床和断层等问题，并在配合地质填图、普查找煤、断层探测、寻找隐伏煤层露头、探测岩溶裂隙发育带及找水、第四系勘探等方面取得了丰硕成果；至20世纪70年代，研究以相对测量为主的电磁类方法，结束了单纯依赖直流电法的历史，步入了直流和交流电法同时应用的新阶段；进入20世纪80年代，随着电子计算机和计算数学的引入，煤炭电法勘探技术开始进入数字化时代，可以利用微机进行电测深定量解释，提高了工作效率、分层能力和解释精度，缩小了与*水平的差距；到20世纪90年代，随着*技术与装备的引进，煤炭电法勘探逐步形成了集设计、采集、处理解译、成果提交一体化工作模式，其对工作环境的适应性、解决地质问题的可靠性等方面的能力与水平都得到了大幅度的提高；近10年来，地面瞬变电磁法在煤矿采区水文地质条件探查中，逐渐从无到有，开始发挥着举足轻重的作用．围绕煤矿防治水迫切需要预先查明浅部老空水、顶板离层水和深部奥灰水等矿井水文地质条件的现实需求，地面直流电法因其体积效应大、工作效率低等原因，应用逐渐减少，高密度电法在浅部老窑采空区探测中仍有应用；与此形成鲜明对比的是，交流电法异军突起，已逐渐成为煤矿采区水文地质勘探的主力，包括瞬变电磁法(TEM)、可控源音频大地电磁法(CSAMT)及混合源电磁法（EH-4电导率成像系统）等．由于瞬变电磁法具有对低阻体敏感、施工效率高等优点，在煤矿防治水领域得到广泛应用，目前已成为煤矿水文地质勘探的主要物探手段．煤矿井下物探技术进入蓬勃发展的新阶段。

尽管以地面三维地震和瞬变电磁法为代表的物探技术取得了很大的发展，已经能够较好地为煤矿开采超前提供构造条件和水文地质条件的探测成果，但是却仍然无法满足煤矿安全高效开采对于地质条件查明程度的客观要求，这给煤矿井下物探技术与装备的超常规发展提供了契机．相比较而言，我国的矿井物探技术发展较晚．鉴于地面物探受地表条件影响较大、距目标体较远、分辨率难以满足生产要求等因素，20世纪80年代中期至90年代初，以开滦范各庄矿2171陷落柱特大透水事件为起点，我国开始从国外引进槽波地震、瑞雷波、无线电波坑道透视等技术与装备，并通过消化、吸收、改进、试制和自主研发，到世纪之交我国矿井物探技术与装备已经初步形成了包括井下直流电法、坑透、电透视、瑞利波、地质雷达、煤厚探测仪等仪器系列，并开展了大量的方法研究和现场试验工作，取得了一定的地质效果．近年来，瞬变电磁法开始引入煤矿井下．该方法以其*的长距离、对水敏感、定向性好、施工效率高等特点，迅速受到了广大矿井地质工作者的欢迎．同样，煤矿井下槽波地震探测技术也开始重新得到重视，它以探测距离大、精度高、波形特征较易识别等优点，尤其在探测精度和距离上优于其他煤矿井下勘探方法，其探测距离可达煤厚的300倍，广泛应用于探查小断层、陷落柱、煤层分叉与变薄带、充水采空区及废弃巷道等地质异常．该技术在20世纪80-90年代曾在全国一些煤矿得到应用，之后由于其设备笨重、施工工程量大以及地面高分辨率三维地震勘探技术的兴起等多种原因，限制了该技术的进一步推广．如今，不少煤矿的工作面都设计为超大超宽的高产高效工作面，随着槽波地震探测新型仪器设备的出现、施工方法的改进以及处理软件的升级，该技术又开始重新焕发出勃勃生机．煤矿安全生产地质保障的服务模式出现了可喜创新。

煤矿的安全高效生产需要以超前、可靠地查明影响开采的地质条件为保障，这些地质条件包括煤层赋存条件（如储量）、构造地质条件（如断层）、水文地质条件（如突水通道）、开采地质条件（如瓦斯）等．在这些地质条件中，水文地质条件与开采地质条件是动态变化的，它们与由不同开采方式、推进速度等引起的围岩应力变化密切相关，因此为了确保安全生产，对这些地质条件的探测不可能是一劳永逸的，需要进行动态跟踪探测与及时的预测预警．近几年，一些大型国有煤炭企业与科研院所、大专院校联合，共同成立提供区域性日常技术服务的水文地质研究院／研究中心，或由后者出面组建专门的驻矿项目部，对所辖矿井部分具有潜在突水隐患的掘进头、工作面，开展水文地质条件的动态探测与实时预测的现场工作，这一新的“产学研用"工作模式的建立，已经在一些地区有效规避了多起井下突水灾害，也为科研单位提高技术能力、改进装备水平等提供了的机遇和平台．煤炭开采是一个动态的、渐进的过程，矿井地质工作是一门实践性很强的应用科学，具有*的实用性、现场性和实时性，随着勘探开发程度的不断深入，人们的认识会不断升华；另一方面，煤矿生产对地质工作的要求，在不同阶段的要求精度也是变化的，要以确保生产过程的时效性为前提．围绕煤矿水文地质条件与开采地质条件的探测问题，以物探施工单位派驻项目组进行长期动态跟踪探测与现场实时服务为特色的“嵌入式"服务模式，很好地适应了地质工作的特点和煤矿生产的要求，发挥了优势互补、强强联合的优势，创新了煤矿地质保障技术的服务模式．物探方法技术与装备的其他进展。

除了上述已取得突出进展、得到推广应用的地面及井下物探技术方法外，近年来尚有一些令人瞩目的新方法、新技术正在处于试验或推广阶段，如地面高密度全数字三维三分墨地震勘探技术、基于被动地震震源的微震探测技术、煤矿井下网络电法底板动态监测技术、高精度地震散射波成像与CRP道集成像技术、煤矿突水灾害治理效果的监测技术、矿井多波多分量地震勘探超前探测技术以及煤层气富集区的地球物理综合探测技术等．这些新方法、新技术与新装备的研发或试验成功，有望成为今后几年物探技术的发展方向．

全自动野外地温监测系统/冻土地温自动监测系统

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TD-016C型地源热泵能耗监控测温系统

产品关键词：地源热泵测温，地埋管测温，浅层地温在线监测系统，分布式地温监测系统

此款系统专门为地源热泵生产企业，新能源技术安装公司，地热井钻探公司以及节能环保产业等单位设计，通过连接我司单总线地热电缆，以及单通道或多通道485接口采集器，可对接到贵司单位的软件系统。欢迎各类单位以及经销商详询！此款设备支持贴牌，具体价格按量定制。

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统【产品介绍】

地源热泵空调系统利用土壤作为埋地管换热器的热源或热汇,对建筑物进行供热和供冷.在埋地管换热器设计中,土壤的导热系数是很重要的参数.而对地温进行长期可靠的监测显得特别重要。在现场实测土壤导热系数时测试时间要足够长,测试时工况稳定后的流体进出口及不同深度的温度会影响测试结果的准确性。因此地埋测温电缆的设计显得尤其重点。较传统的测温电缆设计方法，单总线测温电缆因为接线方便、精度高且不受环境影响、性价比高等优点，目前已广泛应用于地埋管及地源热泵系统进行地温监测，因可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

采集服务器通过总线将现场与温度采集模块相连，温度采集模块通过单总线将各温度传感器采集到的数据发到总线上。每个采集模块可以连接内置1-60个温度传感器的测温电缆相连。本方案可以对大型试验场进行温度实时监测，支持180口井或测温电缆及1500点以上的观测井温度在线监测。

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统：

1. 地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的测试分析

2. U型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究

3. U型管地源热泵系统性能及地下温度场的研究

4. 地源热泵地埋管的传热性能实验研究

5. 地源热泵地埋管换热器传热研究

6. 埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究，埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究。

竖直地埋管地源热泵温度测量系统，主要是一套先进的基于现场总线和数字传感器技术的在线监测及分析系统。它能有对地源热泵换热井进行实时温度监测并保存数据，为优化地源热泵设计、探讨地源热泵的可持续运行具有参考价值。

二、RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统本系统的重要特点：

１．结构简单，一根总线可以挂接1-60根传感器，总线采用三线制，所有的传感器就灯泡一样，可以直接挂在总线上．

２．总线距离长．采用强驱动模块，普通线，可以轻松测量500米深井.

３．的深井土壤检测传感器，防护等级达到ＩＰ６８，可耐压力高达5Mpa.

４．定制的防水抗拉电缆，增强了系统的稳定性和可靠特点总结：高性价格比，根据不同的需求，比你想象的*．

针对U型管口径小的问题，本系统是传统铂电阻测温系统理想的替代品. 可应用于：

１.地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的测试分析

2.U型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究

3. U型管地源热泵系统性能及地下温度场的研究

4. 地源热泵地埋管的传热性能实验研究

5. 地源热泵地埋管换热器传热研究

6. 埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究。

本系统技术参数：支持传感器：18B20高精度深井水温数字传感器，测井深：1000米，传感器耐压能力：5Mpa ,配置设备：远距离温度采集模块＋测井电缆＋传感器，

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统系统功能：

1、温度在线监测

2、报警功能

3、数据存储

4、定时保存设置

5、历史数据报表打印

6、历史曲线查询等功能。

【技术参数】

1、温度测量范围：-10℃ ～ +100℃

2、温度精度：正负0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采样点数：小于128

5、巡检周期：小于3s（可设置）

6、传输技术： RS485、RF(射频技术)、GPRS

7、测点线长：小于350米

8、供电方式： AC220V /内置锂电池可供电1-3年

9、工作温度： -30℃ ～ +80℃

10、工作湿度：小于90%RH

11、电缆防护等级：IP66

使用注意事项：

防水感温电缆经测试与检测，具备一定的防水和耐水压能力，使用时，请按以下方法操作与使用：
1．使用时，建议将感温电缆置于U形管内以方便后期维护。
若置与U形管外，请小心操作，做好电缆防护，防止在安装过程中电缆被划伤，以保持电缆的耐水压能力和使用寿命。
2. 电缆中不锈钢体为传感器所在位置，因温度为缓慢变化量，正常使用时，请等待测物热平衡后再进行测量。
3. 电缆采用三线制总线方式，红色为电源正，建议电源为3-5V DC，黑色为电源负，兰色为信号线。请严格按照此说明接线操作。
4. 系统理论上支持180个节点，实际使用应该限制在150个节点以内。
5.系统具备一定的纠错能力，但总线不能短路。
6. 系统供电，当总线距离在200米以内，则可以采用DC9V给现场模块供电，当距离在500米之内，可以采用DC12V给系统供电。

【北京鸿鸥成运仪器设备有限公司提供定制各个领域用的测温线缆产品介绍】

由北京鸿鸥成运仪器设备有限公司推出的地源热泵温度场测控系统，硬件采取先进的ARM技术；上位机软件使用编程语言技术设计，富有人性、直观明了；测温传感器直接封装在电缆内部，根据客户距离进行封装。目前该系统广泛应用于地源热泵地埋管、地源热泵温度场检测、地源热泵地埋换热井、地源热泵竖井及地源热泵温度场系统进行地温监测，本系统的可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

地源热泵诊断中土壤温度的监测方法：

为了实现地源热泵系统的诊断，必须首先制定保证系统正常运行的合理的标准。在系统的设计阶段，地下土壤温度的初始值是一个重要的依据参数，它也是在系统运行过程中可能产生变化的参数。如果在一个或几个空调采暖周期（一般一个空调采暖周期为1年）后，系统的取热和放热严重不平衡，则这个初始温度会有较大的变化，将会大大降低系统的运行效率。所以设计选用土壤温度变化曲线作为诊断系统是否正常的标准。
　　首先对地源热泵系统所控制的建筑物进行全年动态能耗分析，即输入建筑物的条件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、围护结构材料和房间功能等条件，计算出该区域全年供暖、制冷的负荷，我们根据该负荷，选择合适的系统配置，即地埋管数量以及必要的辅助冷热源，并动态模拟计算地源热泵植筋加固系统运行过程中土壤温度的变化情况，得到初始土壤温度标准曲线。采用满足土壤温度基本平衡要求的运行方案运行，同时系统实时监测土壤温度变化情况，即依靠埋置在地下的测温传感器监测土壤的温度，并且将测得的温度传递给地源热泵系统。

浅层地温能监测系统概况：

地源热泵空调系统利用土壤作为埋地管换热器的热源或热汇，对建筑物进行供热和供冷，在埋地管换热器设计中，土壤的导热系数是很重要的参数，而对地温进行长期可靠的监测显得特别重要。在现场实测土壤导热系数时测试时间要足够长，测试时工况稳定后的流体进出口及不同深度的温度会影响测试结果的准确性。因此地源热泵地埋测温电缆的设计显得尤其重点。较传统的地源热泵测温电缆设计方法，北京鸿鸥成运仪器设备有限公司研发的数字总线式测温电缆因为接线方便、精度高且不受环境影响、性价比高等优点，目前已广泛应用于地埋管及地源热泵系统进行地温监测，因可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

为方便研究土壤、水质等环境对空调换热井能效等方面的可靠研究或温度测量，目前地源热泵地埋管测温电缆对于地埋换热井，有口径小，深度较深等特点的测温方式,如果测量地下120米的地源热泵井，要放12路线PT100传感器。12根测温线缆若平均放置，即10米放一个探头，则所需线材要1500米，在井上需配置一个至少12通道的巡检仪，若需接入电脑进行温度实时记录，该巡检仪要有RS232或RS485功能,根据以上成本估计，这口井进行地热测温至少成本在8000元，虽然选择高精度的PT100可提高系统的测温精度，但对模拟量数据采集，提供精度的有效办法是提供仪器的AD转换器的位数，即提供巡检仪的测量精度，若能够在长距离测温的条件下进行多点测温，能够做到0.5度的精度，则是非常不容易。针对这一需求，北京鸿鸥成运仪器设备有限公司推出“数字总线式地源热泵地埋管测温电缆"及相应系统。矿井深部地温监测，地源热泵温度监测研究，地源热泵温度测量系统，浅层地热测温系统。

地源热泵数字总线测温线缆与传统测温电缆对比分析：
传统的温度检测以热敏电阻、PT100或PT1000作为温度敏感元件，因其是模拟量，要对温度进行采集，若需较高精度，需要选择12位或以上的AD转换及信号处理电路，近距离时，其精度及可靠性受环境影响不大，但当大于30米距离传输时，宜采用三线制测方式，并需定期对温度进行校正。当进行多点采集时，需每个测温点放置一根电缆，因电阻作为模拟量及相互之间的干扰，其温度测量的准确度、系统的精度差，会受环境及时间的影响较大。模块量传感器在工作过程中都是以模拟信号的形式存在，而检测的环境往往存在电场、磁场等不确定因素，这些因素会对电信号产生较大的干扰，从而影响传感器实际的测量精度和系统的稳定性，每年需要进行校准，因而它们的使用有很大的局限性。

北京鸿鸥成运仪器设备有限公司研发的总线式数字温度传感器，具有防水、防腐蚀、抗拉、耐磨的特性，总线式数字温度传感器采用测温芯片作为感应元件，感应元件位于传感器头部，传感器的精度和稳定性决定于美国进口测温芯片的特性及精度级别，无需校正，因数据传输采用总线方式，总线电缆或传感器外径可做得很小，直径不大于12mm,且线路长短不会对传感器精度造成任何影响。这是传统热电阻测温系统*的优势。所以数字总线式测温电缆是地源热泵地埋管管测温、地温能深井和地层温度监测理想的设备。数字总线式数据传感器本身自带12位高精度数据转换器和现场总线管理器，直接将温度数据转换成适合远距离传输的数字信号，而每个传感器本身都有唯的识别ID，所以很多传感器可以直接挂接在总线上，从而实现一根电缆检测很多温度点的功能。

地源热泵大数据监控平台建设

一、系统介绍

1、建设自动监测监测平台，可监测大楼内室内温度；热泵机组空调侧和地源侧温度、

压力、流量；系统空调侧和地源侧温度、压力、流量；热泵机组和水泵的电压、电流、功率、

电量等参数；地温场的变化等，实现热泵机组运行情况 24 小时实时监测，异常情况预

警，做到真正的无人值守。可对热泵系统的长期运行稳定性、系统对地温场的影响以及能效

比等进行综合的科学评价，为进一步示范推广与系统优化的工作提供数据指导依据。

具体测量要求如下：

1）各热泵机组实时运行情况；

2）室内温度监测数据及变化曲线；

3）室外环境温度数据及变化曲线；

4）机房内空调侧出回水温度、压力、流量等监测数据及变化曲线；

5）机房内地埋管侧出回水温度、压力、流量等监测数据及变化曲线；

6）机房内用电设备的电流、电压、功率、电能等监测数据及变化曲线；

7）地温场内不同深度的地温监测数据及变化曲线；

8）能耗综合分析、系统 COP 分析以及系统节能量的评价分析。

2、自动监测平台建成以后可以对已经安装自动监测设备的地热井实施自动监测的数据分

析展示，可实现地热井和回灌井的水位、水温、流量实施传输分析，并可实现数据异常情况预

警，做到实时监管，有地热井运行的稳定性。

1）开采水量及回水水量的流量监测及变化曲线；

2）开采水温及回水水温的温度监测及变化曲线；

3）开采井井内水位监测及变化曲线；

近年来煤炭物探的主要进展

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