采空區(qū)存在條件下的地震波場(chǎng)特征.pdf

1、目前,日益增加的煤炭資源需求量,使得煤炭資源的開發(fā)與利用效率和人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重要話題變成了煤礦生產(chǎn)安全,這引起了越來(lái)越多的關(guān)注。在我國(guó),由于煤礦私挖亂采的現(xiàn)象非常嚴(yán)重,大部分大型煤礦采區(qū)中慢慢形成了位置不確定的充填著有害氣體或水體的采空區(qū),使得采空區(qū)變成了一種威脅大型煤礦生產(chǎn)安全的不良地質(zhì)隱患。因此急切地需要利用物探方法對(duì)采空區(qū)進(jìn)行有效而經(jīng)濟(jì)地勘探并作出評(píng)價(jià),進(jìn)而提出合理的防治措施,這對(duì)國(guó)家有著良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。近年來(lái)就采空

2、區(qū)問題,不少物探工作人員和研究人員采用了許多不同的地球物理勘探方法展開了調(diào)查和研究,其中,淺層地震勘探方法是一種經(jīng)常采用的地球物理方法之一。
　　本文首先簡(jiǎn)單地闡述了地震波的基本原理,對(duì)采空區(qū)形成的過程和原因、采空區(qū)的地質(zhì)特征及地球物理特征進(jìn)行了分析,收集相關(guān)數(shù)據(jù)資料并建立采空區(qū)速度模型。在采空區(qū)存在的情況下,通過地震波射線追蹤方法利用MATLAB程序設(shè)計(jì)對(duì)模型產(chǎn)生的直達(dá)波場(chǎng)、折射波及其傳播遇到采空區(qū)的速度突變點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生的折射繞射波

3、、反射波及其傳播遇到采空區(qū)的速度突變點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生的反射繞射波分別進(jìn)行模擬,對(duì)折射波和反射波的傳播分別進(jìn)行單獨(dú)考慮,分析了折射繞射波和反射繞射波單獨(dú)對(duì)折射波波場(chǎng)和反射波波場(chǎng)的影響,由于繞射波的存在,使得折射波波場(chǎng)和反射波波都變得非常復(fù)雜;同時(shí)在單獨(dú)考慮多階模態(tài)瑞利面波的情況下,應(yīng)用凡友華的快速標(biāo)量傳遞算法利用MATLAB程序設(shè)計(jì)對(duì)在采空區(qū)存在的情況下產(chǎn)生的多階模態(tài)瑞利面波及其傳播遇到采空區(qū)旁側(cè)的波阻抗界面時(shí)反射回來(lái)的反射波進(jìn)行模擬,分析了該反

4、射波對(duì)多階模態(tài)瑞利面波波場(chǎng)的影響,在地震波時(shí)域波形圖上,可以看到在采空區(qū)所在位置兩側(cè)的面波存在明顯的鏡像,而且采空區(qū)左側(cè)的面波能量要強(qiáng)一些;然后又設(shè)計(jì)了六個(gè)理論地質(zhì)模型,其中包括三個(gè)采空區(qū)模型、一個(gè)垂直斷層模型、兩個(gè)直立界面模型,并根據(jù)前面的原理和地震波合成理論對(duì)這些理論模型進(jìn)行地震波場(chǎng)模擬,分析了各種不同的地質(zhì)模型條件下產(chǎn)生的繞射波分別對(duì)地震波場(chǎng)的影響;最后結(jié)合石山嶺隧道的幾個(gè)工程實(shí)例,對(duì)實(shí)際采空區(qū)的一部分地震資料進(jìn)行分析和研究,分析