第三讲槽波地震勘探

槽波地震勘探方法及应用分析随着社会的发展，地质工程体系日益健全，地震探测日益受到社会各界的重视。

地质探测一直是地质工程工作的重难点，为了实现地质工作的正常开展，落实好地震探测应用方案是非常必要的。

随着社会经济的不断发展，地质探测技术体系不断健全，在这其中槽波地震探测技术由于其自身的良好效益不断得到普及。

槽波地震探测技术具备良好的经济效益，随着社会的发展，其设计理念不断得到更新，文章就槽波地震勘探方法进行分析，通过对存在问题的分析，进行地震探测工作方案的更新，以满足现阶段地质工程工作的需要。

标签：煤矿井下；煤层槽波；跨层；地震探测；地质结构前言槽波地震勘探技术基于第三代节点式地震仪的设计理念，开发出新型的槽波地震仪，实现了煤矿井下槽波地震观测系统的更新应用，该系统具备灵活性、方便性的特点，它的采集系统不需要通信，可以实现同步采集，其施工高效，操作便捷，实现了煤矿井下工作面探测问题的解决。

1 槽波地震勘探的基本概念在煤层地质结构工作中，槽波地震勘探方法应用于煤层至顶底板的地质结构，在这其中，煤层的相对密度比较低，属于低俗槽的类型。

在该地质结构中，顶板到煤层间的波阻抗差异偏大，其地震反射界面效果良好。

在地质工程中，煤层会产生一系列的地震波，经过煤层顶底板，它会产生一系列的折射、透射、反射作用，这就为全反射条件奠定了基础，从而保证地震波能量的禁锢，有利于煤矿探测工作的正常开展。

槽波是一种制导波，它依靠煤层进行传播，在煤层中激发及接收。

槽波地震探测技术作用于煤层的性质，主要进行煤层变薄区、断层处的探测应用，它是一种针对地质异常状况的有效的地球物理探测方法，它具备较高的地质探测精度，具备良好的经济效益。

2 槽波地震勘探方案的优化（1）槽波地震勘探技术的开展，离不开导波的应用，导波受煤层所激发，在煤层中所传播，从而进行煤层不连续性的探测，这是地震勘探方案中的一个重要工作环节。

槽波地震勘探技术作用于煤层分叉地带、小断层、采空区域等的探测。

槽波地震勘探方法研究随着社会经济的快速发展，煤炭开发技术得到了很大进步。

在开采煤炭的过程中应该做好地震的勘探工作，做好地震的防护措施。

当前地震勘探技术有很多，其中槽波地震勘探方法受到大家的广泛关注。

这项技术主要是通过挖掘煤层时激发的地震波在传输的过程中，会形成一定的反射角度，经过多种反射角度的混合，就会在煤层中显现出槽波，进而工作人员能够判断出该区域的地质构造，文章主要阐述了这种方法的特点及具体的探测方法。

标签：槽波；特点；槽波地震勘探；方法1 槽波的特点槽波自身有很多的特点，其中最为突出的特点就是频散，也就是说频率的函数就是关于槽波的传播速度。

槽波存在着很多不同频率的波段，而且这些波段的传播速度是不同的，而且会因为距离的远近而发生变化，在传播的过程中会形成一个不断变化频率的长波队列。

在槽波传播的过程中频散会由于能量的不同导致传播速度发生改变，这种改变在实际观察的过程中会形成一个曲线。

频散通常会给地震勘探带来很多的问题，具体来说可以分为三个方面。

第一，频散会导致设备不能够精准的判断波段到达的时间，在地面上地质勘探分析设备上也存在着传播时间不均匀的情况，所以必须做好这方面的处理工作，当前主要是采用速度分析法来适应这种变化。

第二，不同类型的槽波会在传播的过程中出现重叠现象，而且这种重叠很难被分开。

第三，随着波段队列不断的分散，就会导致振幅不断的减弱。

通过图1我们可以观察到在同一频率的情况下，煤层的厚度和勒夫波频散成反比，也就是说煤层越厚，勒夫波频散的速度就越低。

在外面不了解煤层的厚度时，我们通常可以先探测一下煤层，如果发现煤层的厚度超过了一定量，那么我们就可以降低频率，如果我们发现煤层的厚度比较薄，我们就需要增加频率。

通过对槽波特点进行了解，我们能够更好地采取措施，尽量减少频散对地震勘探带来的问题，提高地震勘探的准确度和有效性。

图1 勒夫波频散与煤层厚度的变化关系槽波在煤层内部传播的过程中会有低速度、高频率的特征。

第43卷 第3期 煤田地质与勘探Vol. 43 No.32015年6月 COAL GEOLOGY & EXPLORA TION Jun . 2015收稿日期: 2013-11-11基金项目: 国家科技重大专项课题(2011ZX05040-002)作者简介: 任亚平(1982—)，男，陕西西安人，硕士，助理研究员，从事地球探测与信息技术工作. E-mail ：renyaping@ 引用格式: 任亚平. 槽波地震勘探在煤矿大型工作面的应用[J]. 煤田地质与勘探，2015，43(3)：102–104.文章编号: 1001-1986(2015)03-0102-03槽波地震勘探在煤矿大型工作面的应用任亚平(中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710077)摘要: 以陕北某煤矿大型工作面槽波地震工程为例，开展了超大型工作面内断层的槽波地震探测技术研究。

槽波探测采用全排列接收，最大限度地保障了槽波信息的获得。

根据得到的槽波记录数据以及CT 成像结果，解释了工作面内断层的发育情况，与后期巷道揭露情况基本吻合。

槽波地震勘探在大型工作面的成功应用，可为矿井实现盘区勘探提供技术支持。

关 键 词：地震；槽波；断层；盘区勘探；矿井中图分类号：P631 文献标识码：A DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.021Application of ISS in supper large coal faceREN Yaping(Xi ′an Research Institute , China Coal Technology and Engineering Group Crop , Xi ′an 710077, China )Abstract: ISS has been developed for years. However, the application of ISS has never came to the truth in supper coal face. This paper studied the application of ISS in one supper coal face in northern Shaanxi. The geologic con-dition of ISS is very well for getting interesting records. For finding out the layout of the faults already exposed in roadway, all patches were set on for mostly receiving the channel waves. By analyzing the records of ISS and the CT image we got, the layout of the interest faults has been explained, which coincides basically with the actual situation later exposed in roadway. The explanation of the faults provides important information for the coal face production. The successful application of ISS in supper coal face provides technical support for exploration in panel.Key words: seismics; ISS; faults; panel exploration; coal mine槽波地震勘探技术最先研究与应用是20世纪60年代的德国[1-2]，20世纪80年代引入到我国。

钻孔槽波地震勘探的研究王文德　刘玉忠　(煤炭科学研究总院西安分院　710054) 摘要　槽波地震勘探通常是在一条或几条巷道中进行。

本文讨论了利用钻孔进行槽波地震勘探的方法、实现装置及资料的分析与解释。

该方法切实可行,拓宽了槽波地震勘探的应用范围,对煤矿利用槽波探测小构造有实用价值。

关键词　钻孔　巷道　槽波勘探中国图书资料分类法分类号　P 631.4作者简介　王文德　男　39岁　高级工程师　槽波地震勘探1　引言槽波地震勘探技术以其探测精度高、效果好已成为探测煤矿小构造的重要矿井物探方法之一,受到煤矿工作者的青睐。

然而,槽波是在煤层中激发、传播、接收的一种波,所以利用槽波探测煤层中的地质不连续体(如小断层、冲刷带、陷落柱、老窑采空区、煤层变薄带、火成岩侵入体等),一般要具备一条或几条煤层巷道才能应用这种技术。

实际上,煤矿上往往需要在不具备这种条件时,就希望查清下一个工作面或盘区的地质构造情况,为工作面的布置和采煤提供地质依据。

利用钻孔槽波地震勘探可满足上述要求。

2　槽波地震勘探方法按槽波地震射线传播路径不同,一般将槽波的工作方法分为槽波透射法和槽波反谢法。

2.1　槽波透射法槽波透射法利用的是从震源透过煤层传到接收点的直达槽波信号。

它可以探测落差与煤层厚度可比的小断层,还可为下一步资料处理提供必需的重要参数——槽波速度和频率。

通常槽波透射探测需要在一条煤层巷道内布置爆炸点用以激发槽波信号,在同煤层的另一条巷道安置检波器,以接收通过被探测煤层的槽波信号(图1)此时如果观测不到确切的槽波埃里相,说明在为煤矿安全生产做出更大贡献。

参考文献1　巴特　M 著,郑治真等译.地球物理学中的谱分析.北京:地震出版社,19782　杨成林.瑞雷波勘探.北京:地质出版社,19933　潘秋明.瞬态瑞利波探测技术及其在矿井地质中的应用.煤田地质与勘探,1996;24(4):53～56(收稿日期　1997—03—28)SOME PROBLEMS IN THE USE OF MRD —ⅡTYPE RAYLEIGH WAVE DETECTORDai Xiny u Zhao Cunming (Xi'an Branch of CCRI )Abstract T he advantag es o f M RD —Ⅱtype Ray leigh wav e detecto r,that it ca n det ect o mnidirectionally in shor t distance in mining geo lo gy ,ar e display ed incr easing ly w ith its po pularizat ion in co al indust ry of o ur countr y .T he pr oblems paid a tten-tio n on dat a acquisitio n,data final pr ocessing and err or analy sis ar e discussed by the autho rs fro m the pr inciple of instr um ent ,pro viding refer ence fo r incr ease of the detectio n accuracy.Keywords M RD —Ⅱty pe R ayleig h wav e det ect or ;applicat ion;geo lo gical conditio ns o f coal mine・20・煤田地质与勘探1997年10月图1　透射法探测原理及其系统连接示意图透射范围内存在着落差等于或大于煤层厚度的煤层不连续体;如果接收到的槽波埃里相信号很弱或有延时,说明在透射范围内槽波的通过受到了煤层不连续体的阻碍,其落差小于或接近于煤层厚度。

地震槽波勘探技术原理一、槽波原理及特征1.1 槽波形成原理矿井地下工作面指的是开采地下煤矿所设置的开采区域，矿井与各个地下工作面的位置关系如图1所示，由矿井井口可以下到联络巷，从而可以到达地下的各个采煤区域，即不同的工作面。

图 1 矿井及地下工作面位置示意图一个标准的工作面由四面围成，包括左右两侧的回风巷和进风巷（或者运输巷，两条巷道的名字根据矿方命名），与矿井联系的联络大巷，以及切眼。

其中切眼处连接采煤机，从而由切眼向联络大巷回采煤矿。

图2为工作面的平面展布示意图。

一个工作面赋存在地层中间，其上部顶板和下部底板分别由不同岩性的岩石层构成，与工作面内的煤层在地质和物理属性上存在差异。

在工作面回采过程中，一些特殊的地质构造会造成回采风险，威胁人身安全。

因此，提前预知危险地带是煤矿勘探的一个有意义的工作，而独特的工作面赋存状态为该工作提供了契机，我们利用相应的地球物理属性完成勘探工作。

图 2 工作面示意图由理论经验所知，工作面内的煤层纵波速度为1500-2500m/s，密度为1.0-2.0，顶板和底板多为砂岩页岩，其纵波速度大约为2500-3500m/s，密度为2.5-3.5。

顶板底版波阻抗为煤的3-5倍（图3）。

两种高波阻抗介质中夹一层低阻抗介质，而煤层和顶板、底板之间的反射系数很大，一般在0.4-0.6，或者更大，导致煤层中激发的地震波大部分能量在顶、底界面之间来回反射并干涉，从而形成一种特殊的地震波——槽波，形成机理如图4所示。

图 3 煤层与顶底板的波速、密度和阻抗差异图 4 煤层中的波传播，横(s)纵(p)波经过反射、干扰、叠加，形成特殊的导波1.2 槽波的特征槽波为一种柱面波，分为两种类型：（1）Rayligh型槽波，是p波和sv波叠加干涉形成，在x和z方向都有分量，主要为与传播方向一致的z方向；（2）Love 型槽波，主要由顶板反射回的sh波和底板反射回的sh波叠加干涉形成，在x和z方向都有分量，主要为与传播方向垂直的x方向（图5）。

槽波地震勘探方法及应用分析作者：刘刚来源：《科技创新与应用》2016年第09期摘要：随着社会的发展，地质工程体系日益健全，地震探测日益受到社会各界的重视。

地质探测一直是地质工程工作的重难点，为了实现地质工作的正常开展，落实好地震探测应用方案是非常必要的。

随着社会经济的不断发展，地质探测技术体系不断健全，在这其中槽波地震探测技术由于其自身的良好效益不断得到普及。

槽波地震探测技术具备良好的经济效益，随着社会的发展，其设计理念不断得到更新，文章就槽波地震勘探方法进行分析，通过对存在问题的分析，进行地震探测工作方案的更新，以满足现阶段地质工程工作的需要。

关键词：煤矿井下；煤层槽波；跨层；地震探测；地质结构前言槽波地震勘探技术基于第三代节点式地震仪的设计理念，开发出新型的槽波地震仪，实现了煤矿井下槽波地震观测系统的更新应用，该系统具备灵活性、方便性的特点，它的采集系统不需要通信，可以实现同步采集，其施工高效，操作便捷，实现了煤矿井下工作面探测问题的解决。

1 槽波地震勘探的基本概念在煤层地质结构工作中，槽波地震勘探方法应用于煤层至顶底板的地质结构，在这其中，煤层的相对密度比较低，属于低俗槽的类型。

在该地质结构中，顶板到煤层间的波阻抗差异偏大，其地震反射界面效果良好。

在地质工程中，煤层会产生一系列的地震波，经过煤层顶底板，它会产生一系列的折射、透射、反射作用，这就为全反射条件奠定了基础，从而保证地震波能量的禁锢，有利于煤矿探测工作的正常开展。

槽波是一种制导波，它依靠煤层进行传播，在煤层中激发及接收。

槽波地震探测技术作用于煤层的性质，主要进行煤层变薄区、断层处的探测应用，它是一种针对地质异常状况的有效的地球物理探测方法，它具备较高的地质探测精度，具备良好的经济效益。

2 槽波地震勘探方案的优化（1）槽波地震勘探技术的开展，离不开导波的应用，导波受煤层所激发，在煤层中所传播，从而进行煤层不连续性的探测，这是地震勘探方案中的一个重要工作环节。

0引言目前，煤层因冲刷或加积作用引起的厚度不规则变化是井下常见的构造现象，若在工作面回采前不能查明煤厚变化的展布位置及影响范围，常导致矿方决策失误，影响矿井安全生产及经济效益。

因此在煤层开采之前查明煤层厚度变化，能够合理安排煤矿生产衔接，如何准确高效地探测煤层厚度变化是矿井生产关注的一个热点问题，传统煤厚探查手段是钻探、巷探和物探。

其中，钻探是“一孔之见”，控制范围有限；巷探成本过高；物探具有探测范围广、时间短、成本低等优点，但是物探成果的准确性易受环境的影响。

目前矿井煤厚探查的主要手段是三维地震、无线电波坑透和地震槽波技术等[1-3]。

在丘陵地区受地形限制，三维地震勘探准确性较低；无线电波坑透无法做到定量化解译；地震槽波勘探技术在煤层厚度探查方面具有较大的优势。

1槽波地震勘探在含煤地层中，煤层的速度、密度均低于顶底板围岩。

因此煤层与围岩间的界面，一般呈现良好的反射面。

在煤层中激发地震波，所激发的纵波、横波均以震源为中心，以球面体波形式向四周传播，并以不同的角度入射到顶底板界面，如图1。

当入射角小于临界角时，大部分能量将透射到围岩之中，只有少部分能量反射回到煤层中，返回到煤层中的能量，在煤层中来回多次反射、透射而迅速衰减（漏失模式）；当入射角大于等于临界角时，则入射到顶、底板界面的地震波能量将全反射回到煤层，并在煤层中多次反射，最后禁锢在煤层之中（正常模式）。

只有满足一定条件的各种谐波，在槽内相长干涉而形成垂直于煤层面的驻波，在煤层内不断向前传播，这就形成了槽波（channel waves ），也称煤层波（In Seam waves ）。

2勘探技术及处理方法槽波地震勘探是利用在煤层中激发和传播的导波，探查煤层不连续性的一种地球物理方法，是地震勘探的一个分支[4-5]。

槽波透射法采用从震源透过煤层传至接收点的直达槽波信号。

激发点与接收点布置在采区周围不同巷道内，根据槽波的有无、强弱来判断在相应的透射射线扇形区内有无构造异常，槽波透射法勘探如图2所示。

摘要:概述了槽波地震的勘探方法及基本原理。

利用透射槽波勘探法和反射槽波勘探法来圈定构造所在位置，为采场布置提供依据。

关键词:槽波地震勘探方法试验1槽波地震勘探方法及基本原理如图1所示，任何一个透射二次波，当他的波速大于入射波速的条件下，只要入射角大于临界角都可能产生全反射。

当多层介质中有一个低速层时，其速度比上下围岩低，它的顶界面都将是一个强反射面。

图1地震波槽煤层中传播示意图槽波地震勘探的物理前提是煤层具有槽导性。

在煤系地层中，与围岩相比煤层具有速度低、密度小的特点，煤与围岩的密度、速度比值约为1：1.5～3.0之间，煤的密度一般为1.2～1.5g/cm 3，纵波速为1400～2700m/s，横波速为800～1600m/s，而煤层顶底板大多是岩化程度较高的泥岩或灰岩，它们的密度较大，通常2.2～2.8g/cm 3，纵波速为1800～5000m/s，横波速为1600～4000m/s，且多数速度值偏高。

在地质剖面中，煤层是一个典型的低速夹层，在物理上构成一个“波导”。

因此，许多煤层与顶底板岩层界面均是高波阻抗。

当煤层中激发的体波包括纵波与横波，激发的部分能量由于顶底界面的多次全反射被禁锢在煤层及其邻近的岩石中（简称煤槽），不向围岩辐射，在煤层中相互叠加、相长干涉，形成一个强的干涉扰动，即槽波。

它以煤层为波导沿煤层向外传播，因此槽波又称煤层波或导波。

槽波勘探方法分为透射槽波勘探法和反射槽波勘探法：1.1透射勘探法如图2、3所示激发点（炮点）布置在工作面的一个巷道内，数据采集站布置在工作面的另一个巷道内，接收来自炮点的地震透射信息。

主要用于探测煤层的地质结构和内部异常，包括煤层厚度变化，夹矸石分布，大、小断层，陷落柱，剥蚀带，古河床冲刷，岩墙，老窑等，在某些情况下判断煤层内部压力相对变化。

透射法的探测距离是煤层厚度的300倍左右。

图2槽波透射法勘探原理平面示意图图3槽波透射法勘探原理剖面示意图1.2反射勘探法如图4、5所示，炮点和检波器点布设在一条巷道里进行探测，接收的是反射槽波信号。

煤田地震勘探的新方法──槽坡地震勘探
孙瑞霞;张雯霁;黄晓玲
【期刊名称】《河北建筑科技学院学报》
【年(卷),期】1998(15)3
【摘要】本文介绍了煤层槽波的形成及其用于探明煤层小规模构造破坏的一般工
作方法，以及槽波地震勘探与地面地震勘探相比在数据分析处理上的许多不同之处．【总页数】4页(P59-62)
【关键词】槽波地震勘探;反射波;频散;煤田;地质勘探
【作者】孙瑞霞;张雯霁;黄晓玲
【作者单位】中国矿业大学北京研究生部
【正文语种】中文
【中图分类】P618.110.8;P631.4
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