【摘要】：煤系地層地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多變,會對彈性波探測產(chǎn)生影響,本文旨在分析煤系地層小構(gòu)造對彈性波傳播特性的影響,為彈性波在實(shí)際煤系地層中的探測提供基本理論支持。結(jié)合彈性波傳播理論,針對煤系地層信道特點(diǎn)以及煤系地層中的小斷層、小陷落柱和采空區(qū)的特點(diǎn),選用不同的方法建立了彈性波在小斷層、小陷落柱以及采空區(qū)中的傳播模型,對彈性波在小斷層、小陷落柱、采空區(qū)中的傳播特性進(jìn)行了具體的分析。主要完成了以下工作:(1)分析煤系地層的信道特點(diǎn)。結(jié)合彈性波的反射、透射、衰減等相關(guān)理論,分析了煤系地層的分層特性、波導(dǎo)特性、濾波特性和多徑效應(yīng)特性,為分析彈性波的傳播特性提供理論基礎(chǔ)。(2)分析煤系地層中小斷層、小陷落柱和采空區(qū)的特點(diǎn)。簡要介紹了煤系地層中小構(gòu)造的類型,重點(diǎn)分析了小斷層、小陷落柱、采空區(qū)的特點(diǎn),為探究小斷層、小陷落柱和采空區(qū)對彈性波傳播的影響奠定基礎(chǔ)。(3)對彈性波在含小斷層的煤系地層中的傳播進(jìn)行有限元模擬并對其傳播特性進(jìn)行分析。建立了煤系地層(含小斷層)的等效裂隙各向異性介質(zhì)模型,推導(dǎo)了位移表示的裂隙各向異性彈性波動方程,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行有限元數(shù)值模擬,分析了小斷層對彈性波傳播的濾波特性以及斷距對彈性波傳播的影響。(4)建立彈性波在小陷落柱中的傳播模型并進(jìn)行仿真分析。選用筒狀小陷落柱進(jìn)行研究,建立等效介質(zhì)模型,在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了彈性波在小陷落柱中傳播時各類波的反射系數(shù)和透射系數(shù),建立了彈性波經(jīng)小陷落柱后產(chǎn)生的反射波與透射波的位移函數(shù)模型。用MATLAB進(jìn)行仿真,其結(jié)果與COMSOL有限元仿真的結(jié)果進(jìn)行分析對比,驗證了所建模型的合理性。分析入射角、震源頻率對各類波的反射系數(shù)、透射系數(shù)的影響,以及小陷落柱對彈性波的濾波特性。(5)建立彈性波在采空區(qū)中的傳輸函數(shù)并進(jìn)行仿真分析。建立采空區(qū)的等效介質(zhì)模型,在此基礎(chǔ)上建立采空區(qū)的傳輸函數(shù)模型。利用MATLAB仿真,分析采空區(qū)對彈性波的濾波特性。
【圖文】：

0邋２００邐４００邐６００邐８００邐１０００逡逑ｍｚ逡逑圖２．４邋Ｌｏｖｅ型槽波能量分布比率與頻率的關(guān)系逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．４邋Ｔｈｅ邋ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋Ｌｏｖｅ邋ｍｏｄｅ邋ｃｈａｎｎｅｌ邋ｗａｖｅ邋ｅｎｅｒｇｙ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ａｎｄ邋ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ逡逑２．２．４多徑效應(yīng)逡逑與無線電波在大氣中傳播類似，彈性波在煤系地層傳輸時，會因煤層與上下逡逑圍巖的介質(zhì)性質(zhì)的不同而產(chǎn)生多次反射造成多徑效應(yīng)，所以接收到的信號是由逡逑不同傳播路徑的信號組合而成。圖２．５為射線法表示的彈性波在煤系地層中傳播逡逑的示意圖。由于彈性波的傳播路徑不同，傳播距離不同，所以不同路徑的波到逡逑達(dá)時間不同，相位也不相同。不同相位的多個信號在接收端迭加，，方向相同時逡逑會因迭加而加強(qiáng)，方向相反時會因迭加而減弱［６３］。當(dāng)震源處激發(fā)出一個脈沖信逡逑號，經(jīng)過煤系地層信道后，接收端接收到的是脈沖串，即多徑會造成信號的時逡逑域擴(kuò)展。逡逑＾邐圍巖逡逑／達(dá)射波邐逡逑／邋，，%跡荊�，．＊１＾，，覛g范瓷洳�？邋＇辶x希懾澹澹掊危苠澹澹蓿蓿蓿海海海海�；＾邋＼辶x先醇し⒌

本文編號：2550511