基于探地雷达动态探测的西部矿区浅层介质结构与物性演变研究

基本信息
批准号:41602364
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:18.00
负责人:崔凡
学科分类:
依托单位:中国矿业大学(北京)
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:杨峰,王辉,许献磊,吴志远,郭珍,苏立,许乐
关键词:
浅层介质探地雷达矿区生态
结项摘要

Western China, which is rich in coal resources, has a fragile surface ecological environment and short in water. Efficient underground coal mining activities will result in the change of shallow media on which the growth of vegetation depend and environmental destruction. However, there is a deficiency in investigation and the corresponding methods of variations of structure and physical properties cause by coal mining activities. This application intends to take the shallow medium over the working face of a typical modern underground coal mine in western China as the research object, using Ground Penetrating Radar as main technology. By numerical simulation, building physical models as well as field test combined with algorithm, mutli-path and multi-method researches will be carried out to solve the basic problem about the dynamic evolution of shallow media’s structure and physical properties such as moisture content, porosity etc., in the mining process of before, in, after and stable subsidence. In order to monitor the accurate variations of media structures and physical properties dynamically, firstly it is carried out multi-wave field separation calculation by building numerical simulation and physical models to determine the types of radar wave, and multi-algorithm comparison reflection tomography will be used for inversion image of medium structure. Then, according to the simulation results, radar spectral data will be analyzed, coring in field test to demarcate, and relational models will be established between radar spectral data and media physical properties. Finally, by comparing the results of these detects, the evolution of the shallow media environment under mining conditions will be analyzed and the production mechanism will be discussed. This project will provide a convenient, rapid and precise method for shallow media environment detection. Also, it will make contributions to the study of the environmental impact of coal mining in ecologically fragile regions. Finally, by comparing the results of these detects and analyzing the evolution of the shallow environment, the fundamental basis will be provided for the ecological restoration after mining or adjustment of mining and timbering techniques.

西部地区煤炭资源丰富,但地表生态环境脆弱且缺水。高效、快速的地下采煤活动会造成植被生长的物质基础——浅层介质发生改变,导致生态环境恶化。目前尚缺乏针对这一演变全过程的有效研究及探测方法。本申请拟选取西部地区典型井工煤矿,以工作面上方浅层介质的结构和物性为研究对象,利用探地雷达技术,综合开展数值计算、物理模拟、现场试验,算法比较等多途径、多方法研究,解决浅部地层介质结构和含水率、孔隙度等物性在“采前”、“采中”、“刚采后”和“稳定沉降”4个阶段动态演变的基本问题。通过数值模拟和物理模型,开展多波场分离计算,有效识别并利用各类雷达波。综合比较多种算法效果,利用反射层析技术反演浅层结构图像,开展雷达频谱数据与物性关系模型研究,并在现场试验中利用浅钻取芯测试标定。最后,比较现场试验4次动态探测结果,分析其随采煤过程的演变情况,并探讨演变机理,为采后生态恢复,或适度调整采煤支护工艺提供基本依据。

项目摘要

西部地区煤炭资源丰富,但地表生态环境脆弱且缺水。高效、快速的地下采煤活动会造成植被生长的物质基础——浅层介质发生改变,导致生态环境恶化。目前尚缺乏针对这一演变全过程的有效研究及探测方法。本申请拟选取西部地区典型井工煤矿,以工作面上方浅层介质的结构和物性为研究对象,利用探地雷达技术,综合开展数值计算、物理模拟、现场试验,算法比较等多途径、多方法研究,解决浅部地层介质结构和含水率、孔隙度等物性在“采前”、“采中”、“刚采后”和“稳定沉降”4个阶段动态演变的基本问题。通过数值模拟和物理模型,开展多波场分离计算,有效识别并利用各类雷达波。综合比较多种算法效果,利用反射层析技术反演浅层结构图像,开展雷达频谱数据与物性关系模型研究,并在现场试验中利用浅钻取芯测试标定。最后,比较现场试验4次动态探测结果,分析其随采煤过程的演变情况,并探讨演变机理,为采后生态恢复,或适度调整采煤支护工艺提供基本依据。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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