地震波与瑞利波技术综合探测构造体应用

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1、地震波与瑞利波技术综合探测构造体应用　　摘要：以恒源煤电公司任楼煤矿隐伏断裂构造体的超前探测为例，阐述了震波探测法、瑞利波探测法在探测矿井隐伏构造异常查证工作中的应用效果。研究探测结果表明，在矿井隐伏构造超前预测的特殊区域，充分利用综合物探技术，可以迅速明确异常性质、确定异常的空间展布范围，使超前探测效率得到明显提高。关键词：地震波探测法；瑞利波探测法；综合矿井物探技术；隐伏构造体Abstract:ThispapertaketheHengyuancoalandElectricityCo.Renloucoalminehiddenfaultstruc

2、tureofadvanceddetectionasanexample,theseismicprospectingmethod,Rayleighwaveprospectingmethodindetectingminehiddenstructuralanomalyverificationapplicationeffectinthework.Studyofthedetectionresults,specialareaintheminehiddenstructurepredictioninadvance,makefulluseofthecomprehens

3、ivegeophysicalprospectingtechnology,itcanquicklyclearabnormalproperties,determinethespatialdistributionrangeanomalies,the8advanceddetectionefficiencyissignificantlyimproved.Keywords:seismicwavedetection;Rayleighwavemethod;integratedgeophysicaltechnology;concealedstructure中图分类

4、号：X752文献标识码A文章编号地质构造是影响煤矿生产的重要因素，它不仅是地质变化的控制因素，同时构成区域地质格架，控制区域地质结构及其演化，控制或影响区域成矿作用。它的存在常常造成煤矿突水和井下岩体失稳，影响矿产资源的开发和矿井的安全生产。因此，预先查明掘（开）新区隐伏构造体的发育规律，空间展布范围，利用适合相应的地质条件下的物探方法，采取有效的安全手段，提前预测预防非常重要。目前探查隐伏构造体的主要物探方法技术为地震波法和瑞利波探测法。1技术方法和原理1.1矿井震波超前探测原理矿井震波超前探测(MSP-MineSeismic8Predictio

5、n)应用地震波在传播过程中遇到不均匀地质体（存在波阻抗差异）时会发生反射和绕射的原理，结合巷道的特点，设计研制的沿巷道后方布置震源和传感器来探测巷道前方地质条件的观测系统。震波是由特定位置进行小型爆破产生的，爆破点一般是沿巷道左（右）帮平行巷底成直线排列，这样由人工制造一系列有规则排列的轻微震源，形成地震断面。这些震源激发的地震波在遇到地层层面、节理面、特别是断裂破碎界面和溶洞、暗河、岩溶陷落柱、淤泥带等不良界面时，将产生反射波和绕射波。图1为MSP模型及合成记录示意图，其中（a）为测线前方存在的三层介质速度模型，采用一点接收，多个激发点成排列依次

6、激发。（b）图中共有三个波组，自左向右分别为直达波组、一二层波阻抗界面的反射波组、二三层波阻抗界面反射波组。1.2矿井瑞利波超前探测原理当在煤岩层介质面施加一个瞬间激振力后，在该面表层就有瑞利波的传播。这种方式产生的瑞利波是由许多简谐波叠加而成的，其施工原理图如图1所示。每一个简谐波都以一定的相速度Vr传播。根据弹性波理论，瑞利波的能量主要集中在介质的自由表面附近，其穿透深度在一个波长范围内。目前确定探测深度一般都采用半波长解释法，也就是说探测深度H为：瑞利波勘探仪采集到的原始数据经过处理后得到频散曲线。通常当探测的岩土层介质较为均一时，瑞利波的波

7、速随探测深度的增大而按线性规律增加，当出现不同介质的界面时，频散曲线会出现一个所谓“之”字形拐折。所以在依据频散曲线进行地质分析时，一般认为“之”字形拐折的中点为层的分界。82实例分析任楼煤矿中五下部区划巷施工到QH7点前54m范围时，根据地面三维地震资料，预计QH7点前70m左右将揭露FQ20∠60°H=10m±断层，为进一步探查该断层在迎头前方的赋存情况及延伸范围，提高该巷道的采掘活动的安全性，本着“有疑必探、先探后掘”的原则。在巷道掘进过程中，先后采用“MSP震波法”、“瑞利波法”两种物探手段对迎头前方进行了综合探查。经过具体探查后，现各物探

8、方法分述如下：2.1矿井震波超前探测资料特征结合中五下部区划巷迎头现场情况设计，在巷道的左帮距迎头30m位置（即QH7点前