采空区的地震波场特征课件.ppt

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1、采空区的地震波场特征13硕唐兆建导师：潘冬明主要内容一、概述采空区一般采空区分为两种：1、当开采时间较短或支护措施较充分或者开采面积较小时，其岩层顶板的塑性程度较高并在开采范围内整体保存比较完整，此时采空区对于上覆岩层虽然不可避免地造成了应力状态的变化，但在采空区上覆岩层范围内没有发生显著的位移变化，未引起上覆岩层变动产生塌落、变形，因此采空区以不充水或充水的相对完整的空洞形式保存下来；2、大多数情况下，采空区的实际地质环境无法达到以上所提到的要求，即当开采面积较大或开采时间较长时，采空区在重力和地层应力的综合作

2、用下，采空区上覆岩层会发生坍塌、冒落，从而形成冒落带、裂隙带和弯曲带（三带）等，使得采空区被上层塌落的松散物充填，从而导致塌落带上覆岩层的特性也发生了变化。波的基本原理1、惠更斯-菲涅尔原理：2、费马原理3、绕射波的产生：地震波在地下传播的过程中，遇到局部地质体或者弹性不连续的间断点或者地层岩性的突变点（如地层的间断点、地层的尖灭点或者不整合面的突起点以及断层的棱角点等等），就会在这些突变点处会产生绕射波。也称狭义绕射波。4、散射波的产生：。地震波在地下岩层中传播过程中，遇到不平滑、粗糙的分界面，界面上凹凸不平的

3、部分的曲率半径与波长相近时，往往产生散射现象，波在界面上以地质体为中心形成向各个方向传播的散射波，在地震记录上形成杂乱而没有规律的反射，散射的结果使地震波的能量分散，振幅衰减，范围很宽，可以在很多接收点接收，它的特征与异常地质体的组分，几何形态等相关。（不好正演模拟）一、概述主要内容固定不变的观测系统1、地质体剖面：1000*200；2、偏移距：0；3、跑点数：1；4、检波点：101；5、采样间隔：0.001s；6、采样时间：1.5；Tesseral2-D软件二、采空区与高速体地震波场对比二、采空区与高速体地震波

4、场对比无异常体单炮记录二、采空区与高速体地震波场对比有异常体的单炮记录（异常体很大）二、采空区与高速体地震波场对比有异常体的单炮记录（异常体较小）小结电法中有：“高阻体排斥电流，低阻体吸引电流。”地震中应是：“高速体吸引弹性波，低速体排斥弹性波。”二、采空区与高速体地震波场对比二、采空区与高速体地震波场对比RVSP炮点在200米处有异常体的单炮记录主要内容三、采空区的地震波场编程模拟简述1、地震波在传播过程中，其规律满足波动方程，然而实际岩层的非均匀性，使得波动方程的边界变得非常复杂，难于求解。因此在一定条件下，

5、使用射线理论近似波动理论，使正演模拟过程变得简化；2、在本次编程过程就做了这样的简化（边界理想化），并认为采空区是真空的，波无法传播；3、通过地震波射线追踪方法利用MATLAB程序设计对在采空区存在的情况下产生的折射波、反射波及其传播遇到采空区的速度突变点时产生的折射绕射波、反射绕射波进行模拟，在单独考虑折射波、反射波传播的情况下，分析所产生的绕射波对波场的影响。三、采空区的地震波场编程模拟采空区的地震模型折射波的时距方程是：三、采空区的地震波场编程模拟折射波时距曲线方程折射波的绕射波时距方程是：三、采空区的地震

6、波场编程模拟折射波模拟记录三、采空区的地震波场编程模拟反射波的时距方程是：当反射波传播到达采空区的附近时，以采空区界面的端点A和B为新震源产生绕射波，叠加在反射波上，由反射波传播到达采空区界面的端点A产生的绕射波的时距方程为：反射波时距曲线方程三、采空区的地震波场编程模拟反射波时距曲线方程由反射波传播到达采空区界面的端点B产生的绕射波的传播路径见图2.7所示，由于采空区的存在，只有采空区左侧的检波器才能接收到由B点产生的绕射波，因此当x<=d时，由B点产生的绕射波的时距方程为：三、采空区的地震波场编程模拟反射波模

7、拟记录三、采空区的地震波场编程模拟编程模拟记录主要内容四、结论结论1、通过正演模拟对采空区的地震波场特征进行分析学习，与高速体（孤石）的波场对比，找出两种异常体波场的异同点；2、通过简化模型，射线追踪，运用MATLAB编程实现各种类型的波场进行单独模拟，最后通过叠加单波模拟地震记录。不足和以后方向1、对采空区波场的特征分析只限于定性的，没有定量研究，还没有对采空区的大小、准确位置的细节分析。2、还没有结合实际数据，主要在理论模型上的模拟。3、对采空区产生的绕射波，学习利用绕射波成像技术，更准确预测采空区。谢谢~