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1、28王小波等：雙邊激發(fā)瑞利波技術(shù)在西山官地礦的應(yīng)用研究第l1卷第2期雙邊激發(fā)瑞利波技術(shù)在西山官地礦的應(yīng)用研究王小波梁春苗楊新武趙兆(1．煤炭科學(xué)研究總院西安研究院陜西西安710054)(2．山西焦煤西山煤電集團有限責(zé)任公司山西太原030024)摘要：西山煤電官地礦地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。瑞利波在官地礦勘探中，首次采用在探測點兩邊激發(fā)瑞利波波的觀測方式，有效減少了由于錘擊點的原因帶來的干擾因素，減少了誤報，解決了以往多道、多炮疊加不能解決的問題。探測結(jié)果與巷道地質(zhì)揭露相吻合。關(guān)鍵詞：瑞利波兩邊激發(fā)地質(zhì)預(yù)報官地礦礦區(qū)位于呂梁山脈中段的東翼，屬中低FFT(快速傅里葉變換)和頻譜分析技術(shù)
2、，通過相干山區(qū)，地形復(fù)雜，切割強烈，溝谷縱橫。山頂及山脊函數(shù)的互功率譜的相位展開譜，得到2個接收點之處較為平緩，為新生界黃土覆蓋，溝谷多呈“V”字間的相位差A(yù)0=2nf△x／V。求得不同頻率瑞利波型，兩側(cè)基巖裸露。除礦井邊界斷層外，小型斷層較的相速度V一2nf△x／ae，計算得到該測點的頻散為發(fā)育，井田陷落柱十分發(fā)育，是影響煤礦正常生產(chǎn)曲線，通過對頻散曲線進行反演解釋，采用頻一深轉(zhuǎn)的主要地質(zhì)因素，煤礦井下巷道地質(zhì)預(yù)報是掘進中換，得到某一深度范圍內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造情況。其原理面臨的地質(zhì)難題。利用瑞利波的傳播特征，探測地如圖1所示。質(zhì)結(jié)構(gòu)，具有分辨率、準確度高和數(shù)據(jù)采集、處理速度
3、快、操作方便等特點。在煤巷中探測前方地質(zhì)小構(gòu)造以及對于瓦斯突出預(yù)測的應(yīng)用上，取得了明顯的效果。瑞利波超前探測在礦井物探方面具有廣闊應(yīng)用前途，將有力地推進礦井?dāng)?shù)字化建設(shè)。圖1瞬態(tài)瑞利波勘探原理圖1瞬態(tài)瑞利波井下勘探原理瑞利波勘探技術(shù)是通過采集人工激發(fā)的地震波2觀測系統(tǒng)布置方式所攜帶的地下信息來分析地質(zhì)構(gòu)造的。探測方法有瑞利波探測儀有6道接收震動傳感器。數(shù)據(jù)采兩種：一種是面波變頻探測法，亦稱穩(wěn)態(tài)法；另一種集時采用縱觀測系統(tǒng)，即震源和傳感器排列在一條是面波頻譜分析法，亦稱瞬態(tài)法。瑞利波探測儀就直線上。道間距的布置有兩種模式(測深探測和超是利用瞬態(tài)法原理，在煤礦井下巷道內(nèi)可進行
4、任何前探測)。測深探測時道間距為Ax一Ax一方位探測。瑞利波在介質(zhì)自由表面附近按橢圓形波100cm，超前探測時道間距Ax一20cm，Ax一前方式傳播，傳播速度隨頻率的變化而變化(頻散現(xiàn)100cm。理論上，傳感器道間距／Xx越大，接收低頻象)，其穿透能力約為一個波長，沿地表傳播衰減慢。成分豐富，能增大探測深度，但會產(chǎn)生假頻，影響頻瑞利波勘探技術(shù)正是利用瑞利波的這一特性，計算散曲線的拾取。三組不同道間距的傳感器采集的數(shù)求取地層某一深度范圍內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造情況。該技術(shù)據(jù)，疊加反演處理后可得一條頻散曲線，代表傳感器在煤礦井下地質(zhì)構(gòu)造探測方面取得較大發(fā)展，在探組接收中點的解釋結(jié)果。而
5、深度不同的測點(如1測剩余煤層厚度及減少井下鉆探等方面，發(fā)揮著越點、2點)由不同頻率計算得來。來越大的作用。在官地礦的瑞利波數(shù)據(jù)采集采用了在6道接收瞬態(tài)瑞利波技術(shù)是由人工激發(fā)產(chǎn)生一個寬頻帶震動傳感器的中心點(被探測點)的兩邊進行錘擊，的地震波，通過測線上相距震源點不同距離的多個消除由于震源點的原因造成的干擾。在改變震源位接收傳感器，把地震波采集到瑞利波探測儀中，利用置時，震動傳感器的放置順序也得一同改變，同時改2010年4月地質(zhì)裝備29變各道之間的道間距(道間距不用再次測量，反向輸入即可)。AF、BE和CD兩兩疊加選用不同的道間距，得出一條頻率成分豐富的頻散曲線。再通過
6、多次激發(fā)采集數(shù)據(jù)，如圖2。這種觀測系統(tǒng)大大消除了信號中的隨機干擾，增強信號中各有效頻率成分能量，使地質(zhì)異常體在處理結(jié)果中的反映更加突出，判斷準確性大大增強。震源A、B?F為傳感器震源圖3南五西八順槽平面示意圖1道間距按Ax一Ax：100cm等間距布置，傳感器JII布置完畢后將實際的道間距測量后輸入到儀器，單邊錘擊炮數(shù)滿足要求，數(shù)據(jù)采集完畢后，再將錘擊位置改變到傳感器測線的另一端對稱位置，對調(diào)傳感器和道間距后，進行數(shù)據(jù)采集，得到的原始波形見圖4(其圖26道傳感器數(shù)據(jù)疊加示意圖中一組共5炮)。各炮原始波形幅值均滿足要求，波形無拖尾，相位差明顯，滿足數(shù)據(jù)采集要求。3探測實例3
7、．1工作面地質(zhì)情況該工作面地表位于南華溝上游及其兩側(cè)山梁上，太古公路穿越該工作面，井下位于南四采區(qū)北翼，右側(cè)為16405工作面(未采)、左側(cè)及前方均為未采區(qū)，上部為12416、12418、22420、22424、23418工作面采空區(qū)，見圖3。3#～6#煤層，層間距約為37．68m，2#～6#煤層，層間距約為42．80m。該煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含有兩層泥巖夾石。該工作面構(gòu)造復(fù)雜，對工作面的掘進影響較大。圖4官地礦探測原始波形(1)褶曲：工作面整體為向斜構(gòu)造，軸向260。，對采集得到的原始波形經(jīng)過瑞利波探測儀專用兩翼傾角4～1O。，局部有小褶曲構(gòu)
