采空區(qū)存在條件下的地震波場特征.pdf

1、目前,日益增加的煤炭資源需求量,使得煤炭資源的開發(fā)與利用效率和人民生命財產(chǎn)安全的重要話題變成了煤礦生產(chǎn)安全,這引起了越來越多的關注。在我國,由于煤礦私挖亂采的現(xiàn)象非常嚴重,大部分大型煤礦采區(qū)中慢慢形成了位置不確定的充填著有害氣體或水體的采空區(qū),使得采空區(qū)變成了一種威脅大型煤礦生產(chǎn)安全的不良地質(zhì)隱患。因此急切地需要利用物探方法對采空區(qū)進行有效而經(jīng)濟地勘探并作出評價,進而提出合理的防治措施,這對國家有著良好的經(jīng)濟效益和社會效益。近年來就采空

2、區(qū)問題,不少物探工作人員和研究人員采用了許多不同的地球物理勘探方法展開了調(diào)查和研究,其中,淺層地震勘探方法是一種經(jīng)常采用的地球物理方法之一。
　　本文首先簡單地闡述了地震波的基本原理,對采空區(qū)形成的過程和原因、采空區(qū)的地質(zhì)特征及地球物理特征進行了分析,收集相關數(shù)據(jù)資料并建立采空區(qū)速度模型。在采空區(qū)存在的情況下,通過地震波射線追蹤方法利用MATLAB程序設計對模型產(chǎn)生的直達波場、折射波及其傳播遇到采空區(qū)的速度突變點時產(chǎn)生的折射繞射波

3、、反射波及其傳播遇到采空區(qū)的速度突變點時產(chǎn)生的反射繞射波分別進行模擬,對折射波和反射波的傳播分別進行單獨考慮,分析了折射繞射波和反射繞射波單獨對折射波波場和反射波波場的影響,由于繞射波的存在,使得折射波波場和反射波波都變得非常復雜;同時在單獨考慮多階模態(tài)瑞利面波的情況下,應用凡友華的快速標量傳遞算法利用MATLAB程序設計對在采空區(qū)存在的情況下產(chǎn)生的多階模態(tài)瑞利面波及其傳播遇到采空區(qū)旁側(cè)的波阻抗界面時反射回來的反射波進行模擬,分析了該反

4、射波對多階模態(tài)瑞利面波波場的影響,在地震波時域波形圖上,可以看到在采空區(qū)所在位置兩側(cè)的面波存在明顯的鏡像,而且采空區(qū)左側(cè)的面波能量要強一些;然后又設計了六個理論地質(zhì)模型,其中包括三個采空區(qū)模型、一個垂直斷層模型、兩個直立界面模型,并根據(jù)前面的原理和地震波合成理論對這些理論模型進行地震波場模擬,分析了各種不同的地質(zhì)模型條件下產(chǎn)生的繞射波分別對地震波場的影響;最后結(jié)合石山嶺隧道的幾個工程實例,對實際采空區(qū)的一部分地震資料進行分析和研究,分析