槽波地震勘探方法研究

叢麗萍

摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤炭開發(fā)技術(shù)得到了很大進(jìn)步。在開采煤炭的過程中應(yīng)該做好地震的勘探工作，做好地震的防護(hù)措施。當(dāng)前地震勘探技術(shù)有很多，其中槽波地震勘探方法受到大家的廣泛關(guān)注。這項技術(shù)主要是通過挖掘煤層時激發(fā)的地震波在傳輸?shù)倪^程中，會形成一定的反射角度，經(jīng)過多種反射角度的混合，就會在煤層中顯現(xiàn)出槽波，進(jìn)而工作人員能夠判斷出該區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造，文章主要闡述了這種方法的特點及具體的探測方法。

關(guān)鍵詞：槽波；特點；槽波地震勘探；方法

1 槽波的特點

槽波自身有很多的特點，其中最為突出的特點就是頻散，也就是說頻率的函數(shù)就是關(guān)于槽波的傳播速度。槽波存在著很多不同頻率的波段，而且這些波段的傳播速度是不同的，而且會因為距離的遠(yuǎn)近而發(fā)生變化，在傳播的過程中會形成一個不斷變化頻率的長波隊列。在槽波傳播的過程中頻散會由于能量的不同導(dǎo)致傳播速度發(fā)生改變，這種改變在實際觀察的過程中會形成一個曲線。頻散通常會給地震勘探帶來很多的問題，具體來說可以分為三個方面。第一，頻散會導(dǎo)致設(shè)備不能夠精準(zhǔn)的判斷波段到達(dá)的時間，在地面上地質(zhì)勘探分析設(shè)備上也存在著傳播時間不均勻的情況，所以必須做好這方面的處理工作，當(dāng)前主要是采用速度分析法來適應(yīng)這種變化。第二，不同類型的槽波會在傳播的過程中出現(xiàn)重疊現(xiàn)象，而且這種重疊很難被分開。第三，隨著波段隊列不斷的分散，就會導(dǎo)致振幅不斷的減弱。通過圖1我們可以觀察到在同一頻率的情況下，煤層的厚度和勒夫波頻散成反比，也就是說煤層越厚，勒夫波頻散的速度就越低。在外面不了解煤層的厚度時，我們通常可以先探測一下煤層，如果發(fā)現(xiàn)煤層的厚度超過了一定量，那么我們就可以降低頻率，如果我們發(fā)現(xiàn)煤層的厚度比較薄，我們就需要增加頻率。通過對槽波特點進(jìn)行了解，我們能夠更好地采取措施，盡量減少頻散對地震勘探帶來的問題，提高地震勘探的準(zhǔn)確度和有效性。

圖1 勒夫波頻散與煤層厚度的變化關(guān)系

槽波在煤層內(nèi)部傳播的過程中會有低速度、高頻率的特征。槽波在傳播的過程中隨著時間的增長能量逐漸減少，造成這一現(xiàn)象的主要原因是在傳播的過程中受到擴(kuò)散、頻散等方面的影響。煤層中的槽波出在一個相對封閉的環(huán)境內(nèi)，向外擴(kuò)散的時候會呈現(xiàn)出圓柱形，隨著距離的增長，這種形狀的波前則會變得越來越大，而能量則會變得越來越小，也就是振幅和傳播的距離呈現(xiàn)出反比的狀態(tài)。同時因為頻散的問題，使得波前的傳播距離隨著距離的增長呈現(xiàn)出不斷散開的狀態(tài)，使得振幅不斷變小。把上面這兩點綜合起來就是槽波的效應(yīng)和球面體波相似，振幅則和傳播距離成反比。正因為槽波傳播有其自身的特征，所以不論是理論收集還是數(shù)據(jù)成像、地質(zhì)勘探等方面都應(yīng)該和其他的探測方法不同。下面具體說一下槽波傳播的不同之處。第一，數(shù)據(jù)的采集比較困難，采集環(huán)境比較惡劣，會有很多的干擾因素，能夠探測的空間有限，而且探測施工要求比較高。第二，槽波的探測范圍比較小，而且探測的目標(biāo)和探測的方向不一定是一致的，存在著一定的夾角，而這個夾角可以是任意大小。第三，盡可能地解決擴(kuò)散、頻散問題對槽波探測方法的影響。不過槽波地震探測方法由于自身的優(yōu)勢還是能夠在一般情況下做好探測工作，效果也是比較明顯的。

2 槽波地震勘探方法

槽波地震勘探方法分為透射波法、反射波法和透射波一反射波聯(lián)合勘探法。

2.1 透射波法

在使用這種方法進(jìn)行探測的時候，震源通常被布置在采煤工作區(qū)域的巷道內(nèi)部，而檢測波則被安置在另一個巷道內(nèi)部，用來接收炮點的地震信息。在操作的過程中會根據(jù)槽波的有無、強(qiáng)弱等參數(shù)來判斷檢測波和震源之間存在的不連續(xù)性煤層的異常構(gòu)造。當(dāng)煤層的厚度小于異常體的厚度，那么地震波就會被阻隔，接收器就不能夠接受到信號；當(dāng)其尺寸相當(dāng)于煤層厚度的一半左右時，地震槽波被部分阻斷，接收到的透射槽波能量較正常情況有不同程度的減弱。透射波法一般用于探測煤層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和內(nèi)部變異，包括煤層厚度變化、夾矸石分布、大小斷層、陷落柱、剝蝕帶、老窖等，在某些情況下可判斷煤層內(nèi)部壓力相對變化。一般來說，透射波能夠探測的距離是煤層厚度的三百倍，如果我們假設(shè)煤層的平均厚度為四米，那么能夠探測的距離就是一千二百米，這基本能夠滿足當(dāng)前煤炭地震開采的需要。透射波法在實際應(yīng)用的過程中由于自身具有操作簡單、對數(shù)據(jù)的處理方式比較簡單，而且準(zhǔn)確率比較高，受到了一致好評，這也是當(dāng)前槽波地震勘探中最為常用的一種方法，此外他還能夠為資料及數(shù)據(jù)的解釋提供一些有效的參數(shù)。影響透射波法探測的因素很多，如震源激發(fā)的能量強(qiáng)弱、煤層與其頂、底板圍巖的物性差異、煤層厚度、煤層內(nèi)構(gòu)造和非構(gòu)造地質(zhì)破壞情況、裂隙發(fā)育程度、煤層夾矸等。透射波法探測可以判斷煤層中地質(zhì)構(gòu)造異常的有無，但還沒能解決異常的性質(zhì)和類型的識別，也不能確定異常體準(zhǔn)確的幾何尺寸。

2.2 反射波法

在使用這種方法進(jìn)行勘探的過程中，我們可以看到檢測波和地震源發(fā)出的信號在同一工作面上，能夠直接接受到反射信號，這樣就可以根據(jù)信號的強(qiáng)弱、動力學(xué)等相關(guān)內(nèi)容判斷出煤層的地震情況。在煤層不連續(xù)的區(qū)域，當(dāng)落差越接近煤層的厚度，煤層就會逐漸的被阻隔，這就會使得整個煤層斷面前面和后面的密度和參數(shù)出現(xiàn)差異，當(dāng)槽波在傳播的過程中，碰到不連續(xù)性的煤層就會發(fā)生反射現(xiàn)象，如果落差比較小，反射槽波的強(qiáng)度就會比較弱，反正，去強(qiáng)度就會變大。這種方法一般被用在探測煤層內(nèi)部的斷層情況以及侵入巖體情況，效果基本能夠滿足使用要求。通常情況下，槽波反射法傳播的信息能量不是很強(qiáng)，使得記錄下來的信噪不是很高。在反射的記錄上也很難看到相關(guān)性強(qiáng)的同相軸，這主要是因為反射槽波的影響因素很多。例如，斷層的結(jié)構(gòu)、巖石的情況、煤層的厚度、地震源的范圍等等，都會影響到槽波傳輸?shù)乃俣群蛷?qiáng)度。所以，在使用這種探測方法的時候，應(yīng)該盡可能的減少噪聲和干擾因素的影響，盡最大可能地放大有效信號的傳輸，提供更多有利的信息，這也是當(dāng)前地震反射波法需要突破的關(guān)鍵點。

相比其他的探測方法，槽波反射法能夠通過煤層的走勢和位置就能夠做出精確的判斷，不過這種方法和上面提到的透射法一樣，不能判斷出斷層的精確落差，造成這一問題的原因是對槽波的信息了解的好不夠。

2.3 透射一反射聯(lián)合勘探法

當(dāng)確定的炮點是在通風(fēng)的巷道之內(nèi)，那么我們就可以把檢測波設(shè)置在運輸巷道之內(nèi)。通過檢測波所接受到的透射波信號以及通風(fēng)巷道內(nèi)接受的反射信號就能夠做出相應(yīng)的地震勘查判斷。

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