本文關(guān)鍵詞：礦井巷道面波—轉(zhuǎn)換橫波超前探測技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 全空間 巷道面波 轉(zhuǎn)換橫波 巷道圍巖松動圈 波場分離 地震屬性 超前探測

【摘要】：反射地震波法在礦井巷道長距離超前地質(zhì)預(yù)報方面有較大優(yōu)勢。由于井下復(fù)雜地質(zhì)條件、巷道施工環(huán)境和激發(fā)-接收條件的局限性,礦井巷道斷面僅有10平方左右,震源聲波、面波、體波相互混疊,波場復(fù)雜。常規(guī)反射體波超前探測有效波的識別與分離十分困難。因此,不回避面波、考慮轉(zhuǎn)換波機制的超前探測方法研究是對反射波法超前探測的擴展。論文從對礦井地質(zhì)條件和巷道空間對地震波傳播的影響出發(fā),進(jìn)行均勻介質(zhì)、煤層頂?shù)装濉⒄婵障锏酪约跋锏绹鷰r松動圈條件下的全空間彈性波數(shù)值模擬和波場特征的對比分析。認(rèn)為礦井巷道和圍巖松動圈的存在一方面使地震波的主要能量以巷道面波的形式傳播;另一方面巷道迎頭能量較強面波反射回來和前方異常界面反射體波交織在一起,難以分離。從而引出利用能量強、衰減慢、易于識別的巷道面波與橫波在迎頭的相互轉(zhuǎn)換進(jìn)行超前探測。通過對巷道前方界面反射波TSST波(傳播路徑TS-S-S-TS的簡稱:巷道面波TS-wave(Tunnel Surface wave)傳播至巷道迎頭轉(zhuǎn)換成S-wave,巷道前方異常體的反射S-wave在巷道迎頭又轉(zhuǎn)換成TS-wave被布置在巷道內(nèi)的檢波器接收)時距曲線特征的分析,闡述了利用TSST波進(jìn)行超前探測的理論方法,并對連續(xù)跟蹤(或隨掘)觀測系統(tǒng)和以隧道地震超前預(yù)報系統(tǒng)TSP(Tunnel Seismic Prediction)為代表的常規(guī)觀測系統(tǒng)的面波-轉(zhuǎn)換橫波超前探測計算方法進(jìn)行了分析和對比。介紹了巷道面波-轉(zhuǎn)換橫波超前探測的波場分離、速度分析、時深轉(zhuǎn)換等處理流程,并基于Visual C++.net平臺開發(fā)了以-濾波、疊加速度分析為核心的巷道面波-轉(zhuǎn)換橫波超前探測處理軟件。通過對巷道圍巖松動圈模型進(jìn)行不同激發(fā)、接收孔深的數(shù)值模擬,認(rèn)為圍巖松動圈對于體波尤其是縱波具有很強的吸收作用,激發(fā)、接收孔越過圍巖松動圈能夠提高體波信號的信噪比;而激發(fā)接收條件的變化對TSST波影響相對較小,TSST波的采集對激發(fā)、接收條件要求較低,這在只能使用錘擊等機械振源的巷道環(huán)境中比體波探測更具優(yōu)勢。通過分析不同速度反射界面的反射波幅頻特征,得到了TSST波的瞬時振幅、瞬時相位等地震屬性與反射界面速度的定量關(guān)系。利用地震屬性提取技術(shù)可以定性評價反射界面的性質(zhì)。建立了巷道超前探測物理模型,采用超聲換能器進(jìn)行了巷道面波-轉(zhuǎn)換橫波超前探測的物理模擬。將巷道面波-轉(zhuǎn)換橫波超前探測技術(shù)應(yīng)用于井下斷層破碎帶和陷落柱的探測,并分析了不同接收孔深對地震信號的影響,通過與鉆孔攝錄及鉆探成果對比,認(rèn)為利用巷道面波與橫波在迎頭的相互轉(zhuǎn)換能夠有效地進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報。
【關(guān)鍵詞】：全空間 巷道面波 轉(zhuǎn)換橫波 巷道圍巖松動圈 波場分離 地震屬性 超前探測
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD166
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-8
• Abstract8-10
• Extended Abstract10-23
• 變量注釋表23-24
• 1 緒論24-36
• 1.1 研究背景與意義24-25
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀25-33
• 1.3 研究內(nèi)容33-34
• 1.4 技術(shù)路線34-35
• 1.5 主要創(chuàng)新點35-36
• 2 巷道面波-轉(zhuǎn)換橫波超前探測關(guān)鍵技術(shù)36-45
• 2.1 巷道面波-轉(zhuǎn)換橫波傳播理論36-40
• 2.2 TSST波波場分離技術(shù)40-41
• 2.3 疊加速度分析41
• 2.4 瞬時屬性的提取方法41-42
• 2.5 TSST波超前探測程序設(shè)計與實現(xiàn)42-44
• 2.6 本章小結(jié)44-45
• 3 巷道面波-轉(zhuǎn)換橫波超前探測數(shù)值模擬45-95
• 3.1 交錯網(wǎng)格有限差分計算45-48
• 3.2 典型礦井地質(zhì)條件彈性波模擬48-65
• 3.3 激發(fā)-接收條件模擬65-77
• 3.4 TSST波超前探測模擬與處理77-87
• 3.5 TSST波地震屬性提取87-93
• 3.6 本章小結(jié)93-95
• 4 TSST波超前探測物理模擬與分析95-104
• 4.1 物理模型相似準(zhǔn)則95-96
• 4.2 物理模模型建立及參數(shù)測試96-100
• 4.3 巷道超前探測模擬實驗100-103
• 4.4 本章小結(jié)103-104
• 5 TSST波超前探測實例與分析104-118
• 5.1 斷層破碎帶探測實例104-113
• 5.2 陷落柱探測實例113-116
• 5.3 本章小結(jié)116-118
• 6 結(jié)論與展望118-121
• 6.1 研究結(jié)論118-119
• 6.2 展望119-121
• 參考文獻(xiàn)121-130
• 作者簡歷130-133
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集133

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本文編號：709574