反射槽波在双柳煤矿探测采空区边界的应用

发布时间：2021-09-24 16:50

　　老窑采空区一直是困扰煤矿安全生产的危险隐患,为了查清老窑破坏区边界,防止危险事故发生,利用矿井槽波地震反射探测技术对疑似采空区域进行远距离探测。通过对已知采空区进行槽波试验,分析出槽波对采空区反映的频谱特征,形成辨识采空区边界范围的判断依据,然后有针对性地探测疑似区域。研究结果表明:山西省河东煤田双柳矿3（4）号煤层槽波的频散特征明显,正常煤体的槽波主频集中于100～200 Hz,速度在1 000 m/s左右;而采空区槽波能量微弱且不连续,横波的能量超过槽波,整体杂乱无章;采空区槽波主频区间较正常煤体略高,速度略低。 

【文章来源】：能源与环保. 2020,42(06)

【文章页数】：6 页

【图文】：

频谱分析

煤层相对于围岩具有速度低、密度小的特点,在“岩—煤—岩”结构中,煤层与顶底板界面形成一个极强的波阻抗分界面(图1)。当震源在煤层中激发,地震波在煤系地层中传播,形成了以煤层为中心的低速 “波导层”,激发的部分能量由于顶底板界面的多次全反射被禁锢在煤层中,不向围岩辐射,在煤槽中相互叠加、相长干涉,形成一个强的干涉扰动,即煤层槽波。槽波是地震波的一种,形成过程如图2所示,煤层内炮点产生的地震波,向顶、底板传播,在A区由于地震波的入射角小于临界角,一部分能量透过顶、底板向围岩中传播,另一部分能量反射回煤层内部。 在B区入射角大于临界角,地震波在顶、底板界面上被全反射回煤层之中,这些反射回煤层之中地震波,在C区内相互叠加形成槽波[8-9]。槽波因为被限制在煤层之中,所以成为煤矿井下探测煤体破坏情况的重要方法,如探测断层、陷落柱等地质异常区[10]。

无论何种方法,首先要评价该方法对探测任务的可行性。槽波的主要特征是具有艾里相频散特征,即具有频率高、振幅大的艾里相,是槽波信号有无及强弱的标志[11-12]。槽波质量好坏与煤层厚度、夹矸、顶底板岩性等因素有关[13-14]。因此,槽波探测是否有效需要进行针对性试验,从中分析目标区域的标志性特征。以山西汾西矿业集团有限责任公司双柳煤矿为例,针对已知采空区进行相关探测试验。23(4)11材料巷南部700 m范围区域作为反射试验区,现场布置检波器孔70个,观测系统布置如图3所示,其中炮间距(2炮点间最短距离)10 m、道间距10 m(2检波器点间最短距离)、炮检距(炮点与检波器之间最短距离)为5 m。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]浅埋采空区瞬变电磁法响应特征试验研究[J]. 牟义.  煤炭科学技术. 2018(10)
[4]煤层厚度地震槽波层析成像分辨率分析[J]. 冯磊,杜艳艳,李松营,姚小帅,杨艳军.  地球物理学进展. 2018(01)
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[6]槽波反射法在断层探测中的应用研究[J]. 焦阳,卫金善,李梓毓,窦文武.  煤炭科学技术. 2017(11)
[7]超长工作面隐伏构造探测技术研究[J]. 窦文武,卫金善,焦阳.  中州煤炭. 2016(12)
[8]槽波反射法在工作面小构造探测中的应用[J]. 赵朋朋,张军,刘毅.  中州煤炭. 2016(10)
[9]基于槽波频散特征分析方法的煤厚预测[J]. 杨开珍.  科学家. 2016(06)
[10]槽波地震反射法在断层中的应用[J]. 武延辉,王伟,高星.  煤炭与化工. 2016(02)



本文编号：3408102