為了研究地震波在煤巖體中傳播的全波場效應和波場特征,采用基于有限差分原理的數值模擬方法開展了礦井地震超前探測的全波場數值模擬。通過波場快照和視速度分析,研究了不同類型地震波在水平分量和垂直分量上的波場特征和視速度特征。研究結果表明:在煤巷中由于頂底板高速層的影響,地震波的傳播規(guī)律十分復雜,煤層中傳播的縱波主要為折射P波,折射P波在反射界面產生的反射波和轉換波在地震記錄上與其他干擾波疊合在一起,難以識別;煤層中傳播的槽波在反射界面也會發(fā)生波型轉換和反射,槽波轉換波和反射槽波在垂直分量上的能量相比水平分量更強,波形特征更加明顯,更易于識別,其中,垂直分量上的反射槽波能量最強,傳播穩(wěn)定,可作為煤巷地震超前探測的特征波。 

【文章來源】：工程地球物理學報. 2020,17(06)

【文章頁數】：6 頁

【部分圖文】：

實際地震記錄

地質模型示意圖

從圖2可以看出,由于頂底板高速層的影響,地震波在煤巷中的傳播規(guī)律十分復雜。當煤層中激發(fā)彈性波(P波和S波)以后,一部分彈性波穿透煤層向頂底板傳播,另一部分彈性波因入射角大于臨界角,在煤巖界面發(fā)生全反射,在時刻30 ms,波場快照中可見由全反射形成的折射P波(X1、Z1)和直達槽波ISS(X2、Z2);隨著時間推移,地震波不斷向外擴散傳播,其中,直達槽波ISS絕大部分能量被禁錮在煤層及頂底板圍巖附近,以強干涉擾動的形式沿煤層傳播;折射P波傳播速度最快,首先到達反射界面,在時刻60 ms,波場中可見由折射P波產生的P-P反射波(X3、Z3);在時刻90 ms,折射P波在反射界面發(fā)生了波型轉換,形成了P-S轉換波(X4、Z4);直達槽波ISS傳播速度最慢,最后達到反射界面,在時刻120 ms,波場中出現(xiàn)了由直達槽波ISS遇到反射界面后產生的ISS-P轉換波(X5、Z5)、ISS-S轉換波(X6、Z6)和ISS-ISS反射波(X7、Z7)。圖3 模擬地震記錄

【參考文獻】：
期刊論文
[1]煤巷小構造Rayleigh型槽波超前探測數值模擬[J]. 楊思通,程久龍.  地球物理學報. 2012(02)
[2]巷道前方地質構造MSP法超前探測技術與應用研究[J]. 劉盛東,郭立全,張平松.  工程地球物理學報. 2006(06)
[3]一階彈性波方程交錯網格高階差分解法[J]. 董良國,馬在田,曹景忠,王華忠,耿建華,雷兵,許世勇.  地球物理學報. 2000(03)

博士論文
[1]礦井巷道面波—轉換橫波超前探測技術研究[D]. 路拓.中國礦業(yè)大學 2016



本文編號：3058409