煤巷断层地震超前探测三维波场特征研究

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1、摘要我国煤炭开采条件复杂，矿井安全事故频发，巷道掘进过程中可能遇到不良地质体，其中最为典型的地质构造为断层。目前，在矿井掘进巷道中采用地球物理方法对迎头前方地质构造进行超前探测已成为研究热点，故基于地震波法围绕典型断层地质构造开展超前探测及诊断研究具有非常重要的理论及现实意义。论文建立了有、无巷道影响条件下断层模型、有巷道条件下不同断层类别模型、有巷道条件下不同断层落差模型，考虑煤层空腔效应影响，基于高阶交错网格算法进行了数值模拟计算，对比分析了有、无巷道影响的断层、不同接收点位置、以及不同断层性质（正/逆、落差）的地震波场特征，研究结果表明：1）在有、无巷道的条件下接收到的地震记录差异主

2、要在分辨率上，无巷道相对于有巷道的模型其地震记录清晰，同相轴连续，受干扰程度小；2）相同模型条件下，其中侧帮接收到的地震记录相对于底板波形更为集中，同相轴连续性强，受干扰程度小，有效波易于识别；3）不同落差断层的波场快照有一定的区别，落差相对较大时可明显分辨断层断点绕射波，其能量更强；4）相同落差正/逆断层条件下，相同震源位置时正/逆断层有效波信号具有差异性，其中逆断层有效波信号更强；5）X、Y、Z三个不同分量接收到信号存在区别，其中Z分量接收到有效波组类别齐全，其同相轴连续好，能量较强、受干扰程度低。在大屯矿区及赤诚煤田矿区煤巷开展了现场探测对比试验，结果表明利用地震波法超前探测技术，通

3、过振幅能量异常诊断可以对断层构造位置进行有效预报，为煤矿掘进巷道的安全高效施工提供了技术保障。该论文有图56幅，表6个，参考文献94篇。关键词：煤巷；断层；超前探测；反射槽波；绕射波；Ithefaultstructureposition,andprovidethetechnicalsupportforthesafeandefficientconstructionofthecoalminetunnel.Thepaperhas56figures,6tablesand94references.Keywords:Coalroadway;fault;advanceddetection;reflect

4、edslotwave;diffractionwave;III目录摘要..............................................................Ⅰ目录...............................................................Ⅳ图清单...............................................................Ⅷ表清单...............................................................Ⅻ1

5、绪论................................................................11.1研究背景.......................................................................................................................11.2研究的目的及意义.............................................................................................

6、..........21.3国内外研究现状...........................................................................................................31.4研究内容和技术路线...................................................................................................72理论基础....................................................

7、........92.1三维各向同性介质声波方程数值模拟.................................................................................92.2三维各向同性介质弹性波方程数值模拟...........................................................................112.3地震