回采工作面三分量透射波特征及槽波成像研究

论文摘要

煤矿井下开展地震探测具有明显的技术优势,具体表现在:离目标体近,穿透距离远;不受地面不利因素干扰;而槽波地震勘探还具有能量强、信噪比高、可利用的信息多等优点,目前矿井槽波探测回采工作面内的地质异常是一个研究热点。故围绕典型煤层冲刷带和断层构造开展回采工作面槽波透射探测及成像研究,具有重要的理论意义和实践价值。本文以理论分析、数值模拟、现场试验为研究方法,建立了不同尺寸大小、不同冲刷程度的冲刷带模型、含联络巷条件下与走向小夹角断层模型,基于高阶交错网格有限差分算法进行三维模拟,并对比分析波场快照、波速、频谱、频散特征,对不同分量的数据进行槽波特征值成像和槽波能量衰减成像,研究结果如下:（1）对于冲刷带模型,煤层受到的冲刷越剧烈,冲刷带的水平范围越大,槽波在冲刷带衰减越明显;X分量和Y分量槽波在冲刷带均有显著衰减,Z分量槽波能量最强,衰减较弱;X、Z分量在一段时间之后,槽波能量会重新变强,Y分量不会变强,Y分量槽波振幅对冲刷带更敏感。（2）冲刷带的水平范围一定时,煤层的垂向冲刷程度只会影响槽波发育,对纵波、横波没有影响;冲刷带煤层断开与未断开相比,槽波振幅小、频率低;Z分量槽波频散比X、Y分量显著;X、Y、Z分量基于特征值约束的槽波能量衰减反演冲刷带异常明显,Y分量成像效果最佳。（3）含联络巷条件下与走向小夹角断层的波场快照和地震记录复杂,联络巷会阻断直达槽波的传播,三个分量的槽波特征值成像反演效果较好,Y分量的成像效果最佳;三个分量的常规槽波能量衰减反演效果不佳,需要进行槽波特征值约束能量衰减成像,约束后的成像精度显著提高。（4）基于Visual C++.net平台开发SCT2.0矿井多波多分量地震数据处理模块,在山东济宁矿区和山西阳泉矿区典型回采工作面开展了现场探测试验,对冲刷带、断层、联络巷、陷落柱等进行探测,进行槽波特征值约束能量衰减成像,实证结果表明该方法为工作面的安全高效回采提供技术保障。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• abstract
• 变量注释表
• 1 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 研究目的及意义
•   1.3 国内外研究现状
•   1.4 研究内容和技术路线
• 2 理论基础
•   2.1 射线追踪
•   2.2 延时校正
•   2.3 振幅补偿
•   2.4 特征值成像和CT算法优化
•   2.5 震源选择
•   2.6 本章小结
• 3 井下工作面三维波场模拟计算与分析
•   3.1 半径30m冲刷带煤层断开模型地震波场特征
•   3.2 半径30m冲刷带煤层未断开模型地震波场特征
•   3.3 半径60m冲刷带煤层断开模型地震波场特征
•   3.4 半径60m冲刷带煤层未断开模型地震波场特征
•   3.5 含有联络巷条件下断层模型地震波场特征
•   3.6 小结
• 4 现场试验测试
•   4.1 霄云矿区探测试验及分析
•   4.2 阳煤五矿探测试验及分析
•   4.3 小结
• 5 结论与展望
•   5.1 研究结论
•   5.2 展望
• 参考文献
• 作者简介
• 学位论文数据集

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 郑方坤

导师: 王勃

关键词: 冲刷带,联络巷,断层,透射槽波,特征值成像

来源: 中国矿业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,地球物理学,矿业工程,矿业工程

单位: 中国矿业大学

基金: 国家自然科学基金项目(No:41604082,51734009)

分类号: P631.4;TD823

总页数: 104

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