老窯采空區(qū)一直是困擾煤礦安全生產(chǎn)的危險隱患,為了查清老窯破壞區(qū)邊界,防止危險事故發(fā)生,利用礦井槽波地震反射探測技術(shù)對疑似采空區(qū)域進行遠距離探測。通過對已知采空區(qū)進行槽波試驗,分析出槽波對采空區(qū)反映的頻譜特征,形成辨識采空區(qū)邊界范圍的判斷依據(jù),然后有針對性地探測疑似區(qū)域。研究結(jié)果表明:山西省河?xùn)|煤田雙柳礦3（4）號煤層槽波的頻散特征明顯,正常煤體的槽波主頻集中于100～200 Hz,速度在1 000 m/s左右;而采空區(qū)槽波能量微弱且不連續(xù),橫波的能量超過槽波,整體雜亂無章;采空區(qū)槽波主頻區(qū)間較正常煤體略高,速度略低。 

【文章來源】：能源與環(huán)保. 2020,42(06)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【圖文】：

頻譜分析

煤層相對于圍巖具有速度低、密度小的特點,在“巖—煤—巖”結(jié)構(gòu)中,煤層與頂?shù)装褰缑嫘纬梢粋�極強的波阻抗分界面(圖1)。當(dāng)震源在煤層中激發(fā),地震波在煤系地層中傳播,形成了以煤層為中心的低速 “波導(dǎo)層”,激發(fā)的部分能量由于頂?shù)装褰缑娴亩啻稳瓷浔唤d在煤層中,不向圍巖輻射,在煤槽中相互疊加、相長干涉,形成一個強的干涉擾動,即煤層槽波。槽波是地震波的一種,形成過程如圖2所示,煤層內(nèi)炮點產(chǎn)生的地震波,向頂、底板傳播,在A區(qū)由于地震波的入射角小于臨界角,一部分能量透過頂、底板向圍巖中傳播,另一部分能量反射回煤層內(nèi)部。 在B區(qū)入射角大于臨界角,地震波在頂、底板界面上被全反射回煤層之中,這些反射回煤層之中地震波,在C區(qū)內(nèi)相互疊加形成槽波[8-9]。槽波因為被限制在煤層之中,所以成為煤礦井下探測煤體破壞情況的重要方法,如探測斷層、陷落柱等地質(zhì)異常區(qū)[10]。

無論何種方法,首先要評價該方法對探測任務(wù)的可行性。槽波的主要特征是具有艾里相頻散特征,即具有頻率高、振幅大的艾里相,是槽波信號有無及強弱的標(biāo)志[11-12]。槽波質(zhì)量好壞與煤層厚度、夾矸、頂?shù)装鍘r性等因素有關(guān)[13-14]。因此,槽波探測是否有效需要進行針對性試驗,從中分析目標(biāo)區(qū)域的標(biāo)志性特征。以山西汾西礦業(yè)集團有限責(zé)任公司雙柳煤礦為例,針對已知采空區(qū)進行相關(guān)探測試驗。23(4)11材料巷南部700 m范圍區(qū)域作為反射試驗區(qū),現(xiàn)場布置檢波器孔70個,觀測系統(tǒng)布置如圖3所示,其中炮間距(2炮點間最短距離)10 m、道間距10 m(2檢波器點間最短距離)、炮檢距(炮點與檢波器之間最短距離)為5 m。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3408102