精準(zhǔn)預(yù)測工作面的開采地質(zhì)條件是確保礦山安全高效開采的前提,雙巷或多巷間透射地震層析成像是一種行之有效的地球物理探查方法�，F(xiàn)今礦井下所采用的二維透射地震成像技術(shù)對地質(zhì)異常體的解釋精度難以滿足要求,開展起伏煤層三維空間的透射地震波場特征與反演成像技術(shù)研究,是提高工作面探查精度的重要方向。論文先以煤層工作面中地質(zhì)構(gòu)造異常為研究對象,建立了水平煤層和傾斜煤層中含有正、逆斷層、褶曲組合和煤厚變化等地質(zhì)構(gòu)造的三維數(shù)值模型,總計19個。采用高階交錯網(wǎng)格有限差分方法模擬三維彈性地震波場,根據(jù)透射地震層析探測系統(tǒng)下的三分量地震模擬信號和地震波場的三維快照,分析了煤層傾角、褶曲、斷層等地質(zhì)構(gòu)造異常的三維地震波場響應(yīng)特征。通過對數(shù)值模型進(jìn)行三維射線追蹤模擬的方法,分析探討了煤層中常見地質(zhì)構(gòu)造的透射體波速度特征;得出煤層工作面頂?shù)装宓母咚賻r層是透射地震體波的快速便捷通道,煤層頂?shù)装瀹a(chǎn)狀變化是控制波速反演結(jié)果的結(jié)論。其次,針對煤層工作面透射地震波二維層析成像中存在的巷道起伏影響問題,將高程坐標(biāo)加入二維地震速度層析成像方法中,將二維反演的平面模型改進(jìn)為三維板狀模型。擬三維透射地震成像技術(shù),加入了巷道高程信息的同時... 

【文章頁數(shù)】：138 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1. 緒論
    1.1 選題背景
        1.1.1 我國煤炭工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.1.2 我國煤礦安全生產(chǎn)當(dāng)前形勢
    1.2 研究目的和意義
        1.2.1 新形勢下煤礦安全生產(chǎn)地質(zhì)保障需求與探查精度矛盾
        1.2.2 煤層工作面開采地質(zhì)條件的探查方法與技術(shù)需完善
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問題
        1.3.1 煤層工作面常用地球物理探測方法與不足
        1.3.2 煤層工作面透射地震波層析技術(shù)的實踐現(xiàn)狀
        1.3.3 透射地震波三維層析成像方法研究現(xiàn)狀
        1.3.4 煤層工作面透射地震波層析技術(shù)存在的問題與解決思路
    1.4 研究內(nèi)容
    1.5 研究方法與技術(shù)路線
    1.6 主要創(chuàng)新點
2. 采煤工作面地質(zhì)構(gòu)造三維透射地震波場特征分析
    2.1 三維地震波場數(shù)值模擬方法
        2.1.1 高階差分近似
        2.1.2 穩(wěn)定性條件及吸收邊界
        2.1.3 震源函數(shù)
        2.1.4 三維射線追蹤
    2.2 常見煤層構(gòu)造的透射體波速度特征
        2.2.1 煤層工作面地震波速度層析的物理基礎(chǔ)
        2.2.2 水平煤層構(gòu)造異常速度特征分析
        2.2.3 傾斜煤層構(gòu)造異常的速度特征分析
        2.2.4 煤層不同位置構(gòu)造異常的速度特征分析
        2.2.5 煤層傾角變化對透射層析速度影響程度的量化分析
    2.3 煤層構(gòu)造透射波三維地震波場分析
        2.3.1 水平煤層的三維透射地震波場特征
        2.3.2 傾斜煤層的三維透射地震波場特征
        2.3.3 煤層地質(zhì)構(gòu)造的三維透射地震波場特征
    2.4 本章小結(jié)
3. 煤層工作面雙巷間透射地震波三維成像技術(shù)
    3.1 雙巷透射地震波速度層析成像基本原理
        3.1.1 透射地震波三維速度層析成像的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
        3.1.2 透射地震波射線追蹤技術(shù)
        3.1.3 透射地震波三維圖像重建技術(shù)
    3.2 采煤工作面擬三維地震波速度層析成像技術(shù)
        3.2.1 透射地震波擬三維速度層析反演思路
        3.2.2 透射地震波擬三維速度層析射線追蹤
        3.2.3 透射地震波擬三維速度層析反演方法
    3.3 透射槽波頻散特征及其反演技術(shù)
        3.3.1 槽波的頻散特征及影響因素
        3.3.2 槽波能量在煤層及圍巖中的分布規(guī)律
        3.3.3 透射槽波頻散曲線的反演原理
    3.4 起伏煤層工作面透射地震波三維反演成像方法
    3.5 本章小結(jié)
4. 煤層工作面透射地震波三維成像技術(shù)數(shù)值模擬
    4.1 傾斜煤層數(shù)值模擬數(shù)據(jù)擬三維速度反演
    4.2 透射槽波數(shù)值模擬數(shù)據(jù)頻散曲線反演
    4.3 數(shù)值模擬透射地震波數(shù)據(jù)三維反演
    4.4 本章小結(jié)
5. 煤層工作面透射地震波三維成像技術(shù)物理模擬
    5.1 物理模擬相似準(zhǔn)則
    5.2 三維物理模型實驗準(zhǔn)備工作
        5.2.1 相似材料配比實驗
        5.2.2 超聲波測試儀器及其參數(shù)
        5.2.3 試樣超聲波測試
    5.3 三維物理模型超聲波實驗
        5.3.1 煤層工作面三維物理模型設(shè)計
        5.3.2 物理模型超聲波測試觀測系統(tǒng)
    5.4 超聲波測試數(shù)據(jù)處理與解釋
        5.4.1 水平煤層厚度突變物理模型
        5.4.2 帶地質(zhì)構(gòu)造的起伏煤層物理模型
    5.5 本章小結(jié)
6. 煤層工作面透射地震波三維成像技術(shù)應(yīng)用
    6.1 實測煤層工作面地質(zhì)概況
        6.1.1 煤層工作面及煤層條件
        6.1.2 煤層工作面地質(zhì)構(gòu)造條件
        6.1.3 透射地震波層析技術(shù)實際探測方案
    6.2 擬三維透射縱波速度反演
        6.2.1 透射地震波層析成像三維觀測系統(tǒng)
        6.2.2 煤層工作面實測透射縱波速度反演
    6.3 實測透射槽波頻散曲線反演成像
    6.4 實測透射地震波三維反演成像
    6.5 本章小結(jié)
7. 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 存在的問題及展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]改進(jìn)蜂群算法及其在面波頻散曲線反演中的應(yīng)用[J]. 于東凱,宋先海,江東威,張學(xué)強,趙素濤,趙培強,蔡偉,袁士川.  地球物理學(xué)報. 2018(04)
[3]煤巖模型試驗相似材料的配比試驗[J]. 張帆,馬耕,陶云奇,劉曉,馮丹,李睿.  煤田地質(zhì)與勘探. 2018(01)
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博士論文
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[2]礦井地震全空間極化偏移成像技術(shù)研究[D]. 王勃.中國礦業(yè)大學(xué) 2012
[3]錐束CT直接三維成像算法研究[D]. 霍修坤.安徽大學(xué) 2005

碩士論文
[1]CT濾波反投影算法重建精度研究[D]. 李媛.中北大學(xué) 2017
[2]三維復(fù)雜介質(zhì)彈性波場有限差分?jǐn)?shù)值模擬方法研究[D]. 張邦.長安大學(xué) 2016
[3]突出煤相似材料配比模型實驗研究[D]. 孫朋.煤炭科學(xué)研究總院 2016
[4]礦井工作面震波三維透射層析技術(shù)試驗研究[D]. 程剛.安徽理工大學(xué) 2013
[5]初至波層析成像應(yīng)用研究[D]. 吳大林.長安大學(xué) 2010
[6]初至波三維地震CT成像[D]. 姜少之.西安理工大學(xué) 2006



本文編號：3649488