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1、第? ?卷第?期? ?年?月? 了? ?河北建 筑 科技学 院 学报? ? ? ? ?如? ?户? ?认尤灿阁?即? ? ?不? ?留巧?印?】? ?煤田地震勘探的新方法一一槽波地震勘探孙瑞霞张突雾黄晓玲?中国矿业大学北京研究生部北京?以沁? ?摘要本文介绍了煤层枪波的形成及其用于探明煤层小挽模构造破坏的一般工作方 法,以及楷波地定勘探与地面地震勘探相比在数据分析处理上的许多不同之处。关健词枪波地震劫探,反射波,频散分类号? ?在综合机械化采煤过程中,常常因为不能准确预测工作面前方的地质异常体以及其位置、规模大小,从而造成巨大的经济损失,严重的还会造成人员伤亡。其主要原因是存在一些地面勘探阶段
2、难以探明的小构造,如小断层,小褶曲,充水陷落柱,岩浆侵入,溶洞,老空,煤层变厚变薄,煤层的分叉与合并,煤层的冲刷与石化等等。这就需要寻求新的方法来解决这些问题,迫切要求将勘探方法直接用于井下,将物理场源及接收器直接安放在煤层里,以进一步提高勘探的分辨率和精度。诸多方法之中,槽波地震勘探是最受各国关注,也最有发展前途的一种新方法。?槽波的形成及类型槽波地震勘探是地震勘探的一个分支。它是利用在煤层中激发和传播的导波来探明煤层的不连续性的。槽波地震勘探应用的物理前提是煤层具有槽导性,即可以在煤层中形成槽波?煤系地层一般都是由煤层及一套沉积岩组成的,沉积岩主要是砂岩,粉砂岩,泥岩,页岩,灰岩,等等,因
3、而煤层都是典型的层状结构。在与岩层垂直的方向上,煤系地层之间存在着明显的物性差别。表?给出了煤及围岩物性参数的常见值。分析表中数据可知,在煤系地层 中,煤层具有速度低,密度小的特点,表明煤层上下界面都是一个极强的波阻抗分界面,形成了以煤层为中心的一些低速“槽”,或低速“波导层”,激发于煤层的地 震能量由于顶底界面的多次全反射被禁锢在煤层及其相邻的岩石?简称煤槽中,不向围岩辐射,在煤槽 中相互益加,相长干涉,形成一个强的干涉扰动,即槽波。它以煤层为波导沿着煤槽向外传播,因此槽波又称煤层波或导波。裹?煤及其圈岩的速度与密度岩性? ,? ?围岩?砂岩、粉砂岩、泥岩、灰岩?煤?枷?一?,?一,一,?气
4、,加? ? ?收稿日期? ?司?一? ?孙琦健女? ?年生硕士工程师河北建筑科技学院学报? ?年?槽波地震勘探的工作方法槽波地震勘探的基本方法有两种,透射波法与反射波法。在工作面或巷道中,如果前方煤层波导被完全阻断,那么槽波就不能有效地透过异常体,不能形成透射槽波,但可以形成反射槽波,当部分被阻断时,能观察到弱一些的透射波。?透射波法透射波法探测时,需要选择 围绕探测区的两条巷道,在其中一条巷道内激发,另一条巷道内安置检波器排列来接收槽波,然后根据透射槽波的有无、强弱及相关的运动学、动力学 参数,来判断 震源与接收排列间射线所覆盖的扇形区域 内煤层的连续性及其地质 异常。图?中,断层走向为西北
5、一东南向,落差从东南到西北逐渐减少、尖灭。图中有? ?,卜? ?,? ? ?三种情况伍 代表落差,? ? 代表煤厚?。先后在南大巷?、?两点激发,在北大巷?、?两个排列接收。原理图中从左到右三种射线分别表示透射槽波良好、透射槽波 中等、无透射槽波这三种情况,恰好与断层分布情况符合。图?是在透射槽波良好,即? ?情况下的槽波记录。最先到达的是通过围岩传播的?波震相,然后是?波震相,它同时也是槽波波列的开始,最后出现的是高频、强振幅的埃里展相。排列排列 ?遨拐道 妞点?右点? ? ?抽波城原理图?城典型记录?图?透射波法探侧的原理图及典型记录氏一直达?波?。一直达?波?一埃里相?一断层落差? ?
6、一煤层透射波法因探测范围大,准确率高而得到广泛应用,它同时还为反射波法数据处理和资料解释提供速度等参数,是槽波地震勘探最基本的探测方法。?反射波法反射波法探测时,震源与检波器布置在同一条巷道 内或同一工作面上,根据能否接收到非巷道反射槽波来确认前方煤层是否存在不连续性?图?中有一断层,在炮点激发槽波,传播到断层面形成反射波,由同一巷道或第?期孙瑞靛等?煤田地展勘探的新方法一槽波地展勘探工作面的排列接收?图?表明,首先接收到的是通过围岩传播的?波震相,其次是沿煤壁 自由表面传播的直达槽波几,最后记录到的是反射槽波?。直达槽波几的能量很强,常常淹没了近距离断层的反射波,因此,需要利用极化分析,考虑
7、到几波的极化角为? 或? 的特点,要进行极化滤波以压制几波的干扰,突出反射信息。姚姚遨卜仁人 ? ? ? 一一百二 韶目眨葱通备厅厅嗬目石吕下尸尸 下下零康康? ? ? ? ?皿皿? ? ? 叨叨叨?互套套诬诬画画里里里冷朴朴封【事事圣获尝 色?引引 荟荟节气玉盆昼二?弓弓 , ,甲几 一“?心? ? ?原理图?典型记录图?棺波反射波法探测的原理图及典型记录?槽波勘探的基本特征及分析处理的特殊性相对于地面地震勘探来说,槽波地震勘探具有一定的特殊性。槽波是一种特殊的波,它在煤层中传播有许多与一般体波不同之处,同时其探测对象也与地面地震勘探不同,因此,在数据处理方法上也有所不同。主要有以下几点?、
8、槽波具有频散性,不能精确估计波至时间,所以地面地震勘探数据分析中的诸如同相轴对比,初至时间拾取等在此均不能使用,而需要将水平叠加技术、速度分析、偏移等方法作一定的变化。?、槽波地震勘探的数据采集空间很有限,常在采面与巷道之间进行。煤层中激发的多种多样 的波同时被接收下来,如直达?波、直达?波、?型槽波、?型槽波、巷道波等等,它们互相叠加、干涉,给数据的分析处理带来很大的困难。?、槽波地震勘探所涉及的反射面不多,但它与巷道之间的夹角从? 到? ?都可以遇到,是随意的,同时,反射面的倾 向也变化不定,因而,反射系数难以确定。根据 以上特点,在分析过程中需要进行频散分析,主要目的在于提高信噪比、增强
9、槽波信息,使地质异常清晰成象?在滤波过程中,要利用窄带频率滤波来实现埃里相位的提取,有时也利用极化分析结果进行振幅加权的极化滤波,突出高度线性极化的震相,抑制噪音,提高分辨率及穿透能力?通过一系列的处理过程,最后应用?技术,利用槽波通过非均匀介质传播的时间来研究探测区速度的非均匀性,使异常体成象。图?是北票矿务局台吉矿?探测及处理的实例。用灰度表示速度的大小,灰度越深,表示速度越高。图第?期孙瑞靛等?煤田地展勘探的新方法一槽波地展勘探工作面的排列接收?图?表明,首先接收到的是通过围岩传播的?波震相,其次是沿煤壁 自由表面传播的直达槽波几,最后记录到的是反射槽波?。直达槽波几的能量很强,常常淹没
10、了近距离断层的反射波,因此,需要利用极化分析,考虑到几波的极化角为? 或? 的特点,要进行极化滤波以压制几波的干扰,突出反射信息。姚姚遨卜仁人 ? ? ? 一一百二 韶目眨葱通备厅厅嗬目石吕下尸尸 下下零康康? ? ? ? ?皿皿? ? ? 叨叨叨?互套套诬诬画画里里里冷朴朴封【事事圣获尝 色?引引 荟荟节气玉盆昼二?弓弓 , ,甲几 一“?心? ? ?原理图?典型记录图?棺波反射波法探测的原理图及典型记录?槽波勘探的基本特征及分析处理的特殊性相对于地面地震勘探来说,槽波地震勘探具有一定的特殊性。槽波是一种特殊的波,它在煤层中传播有许多与一般体波不同之处,同时其探测对象也与地面地震勘探不同,因
11、此,在数据处理方法上也有所不同。主要有以下几点?、槽波具有频散性,不能精确估计波至时间,所以地面地震勘探数据分析中的诸如同相轴对比,初至时间拾取等在此均不能使用,而需要将水平叠加技术、速度分析、偏移等方法作一定的变化。?、槽波地震勘探的数据采集空间很有限,常在采面与巷道之间进行。煤层中激发的多种多样 的波同时被接收下来,如直达?波、直达?波、?型槽波、?型槽波、巷道波等等,它们互相叠加、干涉,给数据的分析处理带来很大的困难。?、槽波地震勘探所涉及的反射面不多,但它与巷道之间的夹角从? 到? ?都可以遇到,是随意的,同时,反射面的倾 向也变化不定,因而,反射系数难以确定。根据 以上特点,在分析过程中需要进行频散分析,主要目的在于提高信噪比、增强槽波信息,使地质异常清晰成象?在滤波过程中,要利用窄带频率滤波来实现埃里相位的提取,有时也利用极化分析结果进行振幅加权的极化滤波,突出高度线性极化的震相,抑制噪音,提高分辨率及穿透能力?通过一系列的处理过程,最后应用?技术,利用槽波通过非均匀介质传播的时间来研究探测区速度的非均匀性,使异常体成象。图?是北票矿务局台吉矿?探测及处理的实例。用灰度表示速度的大小,灰度越深,表示速度越高。图
