双边激发瑞利波技术在西山官地矿的应用研究

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1、28王小波等：双边激发瑞利波技术在西山官地矿的应用研究第l1卷第2期双边激发瑞利波技术在西山官地矿的应用研究王小波梁春苗杨新武赵兆(1．煤炭科学研究总院西安研究院陕西西安710054)(2．山西焦煤西山煤电集团有限责任公司山西太原030024)摘要：西山煤电官地矿地质构造复杂。瑞利波在官地矿勘探中，首次采用在探测点两边激发瑞利波波的观测方式，有效减少了由于锤击点的原因带来的干扰因素，减少了误报，解决了以往多道、多炮叠加不能解决的问题。探测结果与巷道地质揭露相吻合。关键词：瑞利波两边激发地质预报官地矿矿区位于吕梁山脉中段的东翼，属中低FFT(快速傅里叶变换)和频谱分析技术

2、，通过相干山区，地形复杂，切割强烈，沟谷纵横。山顶及山脊函数的互功率谱的相位展开谱，得到2个接收点之处较为平缓，为新生界黄土覆盖，沟谷多呈“V”字间的相位差A0=2nf△x／V。求得不同频率瑞利波型，两侧基岩裸露。除矿井边界断层外，小型断层较的相速度V一2nf△x／ae，计算得到该测点的频散为发育，井田陷落柱十分发育，是影响煤矿正常生产曲线，通过对频散曲线进行反演解释，采用频一深转的主要地质因素，煤矿井下巷道地质预报是掘进中换，得到某一深度范围内的地质构造情况。其原理面临的地质难题。利用瑞利波的传播特征，探测地如图1所示。质结构，具有分辨率、准确度高和数据采集、处理速度

3、快、操作方便等特点。在煤巷中探测前方地质小构造以及对于瓦斯突出预测的应用上，取得了明显的效果。瑞利波超前探测在矿井物探方面具有广阔应用前途，将有力地推进矿井数字化建设。图1瞬态瑞利波勘探原理图1瞬态瑞利波井下勘探原理瑞利波勘探技术是通过采集人工激发的地震波2观测系统布置方式所携带的地下信息来分析地质构造的。探测方法有瑞利波探测仪有6道接收震动传感器。数据采两种：一种是面波变频探测法，亦称稳态法；另一种集时采用纵观测系统，即震源和传感器排列在一条是面波频谱分析法，亦称瞬态法。瑞利波探测仪就直线上。道间距的布置有两种模式(测深探测和超是利用瞬态法原理，在煤矿井下巷道内可进行

4、任何前探测)。测深探测时道间距为Ax一Ax一方位探测。瑞利波在介质自由表面附近按椭圆形波100cm，超前探测时道间距Ax一20cm，Ax一前方式传播，传播速度随频率的变化而变化(频散现100cm。理论上，传感器道间距／Xx越大，接收低频象)，其穿透能力约为一个波长，沿地表传播衰减慢。成分丰富，能增大探测深度，但会产生假频，影响频瑞利波勘探技术正是利用瑞利波的这一特性，计算散曲线的拾取。三组不同道间距的传感器采集的数求取地层某一深度范围内的地质构造情况。该技术据，叠加反演处理后可得一条频散曲线，代表传感器在煤矿井下地质构造探测方面取得较大发展，在探组接收中点的解释结果。而

5、深度不同的测点(如1测剩余煤层厚度及减少井下钻探等方面，发挥着越点、2点)由不同频率计算得来。来越大的作用。在官地矿的瑞利波数据采集采用了在6道接收瞬态瑞利波技术是由人工激发产生一个宽频带震动传感器的中心点(被探测点)的两边进行锤击，的地震波，通过测线上相距震源点不同距离的多个消除由于震源点的原因造成的干扰。在改变震源位接收传感器，把地震波采集到瑞利波探测仪中，利用置时，震动传感器的放置顺序也得一同改变，同时改2010年4月地质装备29变各道之间的道间距(道间距不用再次测量，反向输入即可)。AF、BE和CD两两叠加选用不同的道间距，得出一条频率成分丰富的频散曲线。再通过

6、多次激发采集数据，如图2。这种观测系统大大消除了信号中的随机干扰，增强信号中各有效频率成分能量，使地质异常体在处理结果中的反映更加突出，判断准确性大大增强。震源A、B⋯F为传感器震源图3南五西八顺槽平面示意图1道间距按Ax一Ax：100cm等间距布置，传感器JII布置完毕后将实际的道间距测量后输入到仪器，单边锤击炮数满足要求，数据采集完毕后，再将锤击位置改变到传感器测线的另一端对称位置，对调传感器和道间距后，进行数据采集，得到的原始波形见图4(其图26道传感器数据叠加示意图中一组共5炮)。各炮原始波形幅值均满足要求，波形无拖尾，相位差明显，满足数据采集要求。3探测实例3

7、．1工作面地质情况该工作面地表位于南华沟上游及其两侧山梁上，太古公路穿越该工作面，井下位于南四采区北翼，右侧为16405工作面(未采)、左侧及前方均为未采区，上部为12416、12418、22420、22424、23418工作面采空区，见图3。3#～6#煤层，层间距约为37．68m，2#～6#煤层，层间距约为42．80m。该煤层结构复杂，含有两层泥岩夹石。该工作面构造复杂，对工作面的掘进影响较大。图4官地矿探测原始波形(1)褶曲：工作面整体为向斜构造，轴向260。，对采集得到的原始波形经过瑞利波探测仪专用两翼倾角4～1O。，局部有小褶曲构