槽波地震儀的應(yīng)用

在煤層中，由于煤的密度和彈性波傳播速度明顯的低于頂、底板圍巖，所以在煤層內(nèi)激發(fā)的彈性波大部分能量不能向煤層外傳播（類似光在光纖中傳播）,總是在兩個(gè)界面（煤層頂板和底板）之間反射混響，從而形成一種特殊的彈性地震波---槽波。槽波攜帶了大量煤層信息，且速度、頻率均隨煤層內(nèi)變化有關(guān)。通過在煤層中激發(fā)震源，并利用檢波器采集這些槽波信號，就能對其做分析、反演得到煤層地質(zhì)信息。透射波法在實(shí)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。當(dāng)槽波橫穿整個(gè)工作面時(shí)便會攜帶煤層的全部信息，稱為透射槽波，當(dāng)槽波在傳播中遇到煤層內(nèi)反射界面時(shí)便會反射回來，形成反射波。

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槽波地震儀

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槽波法地震勘探是以炸1藥震源或錘擊等震源在煤層中激發(fā)槽波，用兩分量檢波器同時(shí)記錄兩個(gè)水平振動分量：一個(gè)分量垂直于煤壁;另一個(gè)分量平行煤壁。槽波地震儀與地面數(shù)字地震儀類似，不同點(diǎn)只是防爆，具有更高的上限頻率，更為輕便等。槽波法地震勘探的基本測量方法有透射波法及反射波法兩種。其原理及對應(yīng)的典型記錄示于下頁圖3。而這些尺寸只有1~2米或更下的地質(zhì)異常在地面上用地震勘探和其他勘探手段是無法探測出來，可就是這些不能預(yù)先被測出來的小構(gòu)造能給正規(guī)的采煤工作造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。透射波法測量中，震源與檢波器分別安置在不同巷道內(nèi)(包括鉆孔、工作面等);反射波法測量中，震源與檢波器則安置在同一巷道，與地面地震勘探類似。常采用共反射點(diǎn)多次疊加技術(shù)。

槽波地震勘探設(shè)備主要包括：

主機(jī)：由工業(yè)筆記本，PC接口卡，適匹器及數(shù)據(jù)采集、管理和繪圖等軟件組成（圖1）

槽波地震數(shù)據(jù)采集單位：24位，雙道，含有大容量的數(shù)據(jù)處理器（圖2）

雙分量檢波器28Hz

中繼單元：每250m長測線，安置一個(gè)

數(shù)據(jù)傳輸電纜

充電站

觸發(fā)單元

機(jī)和觸發(fā)脈沖單元

整個(gè)系統(tǒng)都是防爆的，根據(jù)德國的煤礦標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格檢測。

透射槽波勘探的測量結(jié)果主要建立在槽波的記錄質(zhì)量上。對這一信息的簡單回放便能確定受構(gòu)造變動的煤層范圍和位置。近把CT成象的處理方法應(yīng)用于透射槽波勘探中，這大大地提高了槽波地震勘探的準(zhǔn)確性。

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槽波地震的觀測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

槽波地震勘探原理在煤層與頂?shù)装宓?層地質(zhì)結(jié)構(gòu)中，煤層的速度、密度相對較低，是一個(gè)“低速槽”，且煤層與頂、底板存在較大的波阻抗差異，屬于良好的地震反射界面。因此，在煤層中激發(fā)的地震波，遇到煤層頂?shù)装搴缶蜁l(fā)生反射、透射和折射，且在較短的距離內(nèi)地震反射波的入射角將會達(dá)到或超過臨界角，從而形成了全反射的條件，此后地震波的能量被“禁錮”在煤層的低速槽中而較少“逃逸”出去。因此，槽波是一種在煤層中激發(fā)、在煤層中接收、沿煤層傳播的制導(dǎo)波，其理論基礎(chǔ)完備，形成機(jī)理、傳播方式、波場特征等比較清楚。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?yàn)榉瓷洳鄄ǖ挠绊懸蛩睾芏唷２鄄ǖ卣鹛綔y就是利用煤層的這一導(dǎo) 波特性，以探查煤層內(nèi)斷層、陷落柱、煤厚變薄區(qū)、巖漿巖侵入范圍等地質(zhì)異常的一種地球物理探測方法，它也是目前煤礦井下構(gòu)造探測精度較高的方法。