瑞利波物探儀在煤礦探地質(zhì)構(gòu)造中推廣與應(yīng)用

《瑞利波物探儀在煤礦探地質(zhì)構(gòu)造中推廣與應(yīng)用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、瑞利波物探儀在煤礦探地質(zhì)構(gòu)造中推廣與應(yīng)用當(dāng)前，煤礦防治水工作己成為影響煤礦安全生產(chǎn)的重要工作，作為一種新地球物理探測方法之一的瑞利波探測儀，在礦井建設(shè)、生產(chǎn)中扮演著越來越重要的作用。瑞利波探測儀在探測老空、老窯、含隔水層及層的厚度和掘進巷道前方地質(zhì)構(gòu)造、斷層防水煤柱寬度、斷層落差及延伸方向、陷落柱等方面良好的效果，使地質(zhì)預(yù)測預(yù)報工作由定性上升到立量，資料更加準確及時，能更好地為煤礦安全生產(chǎn)服務(wù)。一、瑞利波探測概括瑞利波探測法是近年來地球物理勘探的新技術(shù)，新工藝，它是通過采集人工地震波所攜帶的地下信息來分析地層結(jié)構(gòu)，目前有兩種方法，一種是面波變頻探測法，亦稱穩(wěn)態(tài)法，這

2、種方法由于激振器較笨重，在某些工程場地使用困難，特別是煤礦井下無法采用。另一種方法是面波頻譜分析法，也叫做瞬態(tài)法，它是有震源產(chǎn)生一定帶寬的脈沖，通過測線上相距震源不同距離的多個接受傳感器，把信號采集到瑞利波儀的記錄中，利用FFT和頻譜分析技術(shù)，通過相干函數(shù)的互動率譜和位展開譜，從而得到兩個紀錄信號在不同頻率下瑞利波在傳播過程中由于時滯而產(chǎn)生的相位差，根據(jù)多路不同頻率信號的相位差就可計算出傳播時間和速度。由已知多個接受傳感器的安裝距離，便可求的不同頻率瑞利波的相速度，同時得到該測點的頻散曲線。由于瞬態(tài)法在理論上考慮了層狀介質(zhì)中瑞利波的轉(zhuǎn)播理論，其探測精度高于穩(wěn)態(tài)法。二

3、、瑞利波探測技術(shù)瑞利波探測技術(shù)是利用彈性波中的面波在介質(zhì)中傳播特征來探測前方地質(zhì)構(gòu)造的物探手段。儀器體積小，操作簡單，探測速度快，效率高，有配套解釋軟件，探測效果好。但該儀器在軟層中的探測距離較短。在不同介質(zhì)中，瑞利波按不同的速度傳播，這是瑞利波所具有的頻散特征。瑞利波傳播速度VR二AX/ATo式中AX為兩檢波器之間的距離；AT為兩檢波器的時差。波速與波長的關(guān)系為：入R二VR/f通過計算機處理，求得不同頻率的波長和波速。頻率、速度和深度之間的關(guān)系曲線稱Z為分散曲線。實踐證明:瑞利波在傳播過程中遇到斷層破碎帶，裂隙帶或老塘等地質(zhì)體時就會出現(xiàn)頻散現(xiàn)象，速度突然變小，在分

4、散曲線上出現(xiàn)突變。用這些突變點繪出分層曲線，再結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)情況，就可作出符合客觀實際的地質(zhì)解釋。該儀器可探測煤礦井下前方、巷道兩幫和頂?shù)装?0m內(nèi)的斷層、陷落柱、溶洞、老窯等含、導(dǎo)水構(gòu)造以及隔水層厚度。三、瑞利波探測技術(shù)特點1?分辨率高。瑞利波勘探中，通過控制和改變振動的頻率，可以到很高的勘探分辨率。2.不受各層介質(zhì)速度關(guān)系的影響。在瑞利波勘探中，被勘探的地層中，可以有速度倒轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，即在高速層中可以夾低速層，在折射法屮可能由于屏蔽效應(yīng)觀測不到厚層高速層下許多速度較低的層。而反射法則要求各層具有較大的波阻抗差異，而瑞利波法層與層之間只要具有較小的波速差異，即可進行勘

5、探。基本不受測量場地周圍金屬物體以及電磁干擾的影響。這在煤礦井下勘探中是十分有利的。2.效率高。特別是瞬態(tài)法測量一點只需lOmin左右，現(xiàn)場就可以得到勘探結(jié)果。卩q、瑞利波探測施工方法瑞利波探測現(xiàn)場觀測系統(tǒng)布置，根據(jù)探測地點條件的不同提供三種施工方式，標(biāo)準瑞利波觀測系統(tǒng)主要是應(yīng)用于煤礦進行巷道頂?shù)装?、?cè)幫探測，一次探測的觀測系統(tǒng)需要有人于6米的距離。觀測系統(tǒng)中7個點（震源點以及6個接收點）其間距均為lOOcmo相比起來，在掘進巷道迎頭進行瑞利波探測更加困難，其主要原因在于迎頭的截面直徑往往在3米左右，而常規(guī)的六道探測一個觀測系統(tǒng)需要6米的寬度，因此，在迎頭進行瑞利波

6、超前探測有著自身的特殊性。經(jīng)過大量的試驗、對比，設(shè)計了適于迎頭瞬態(tài)瑞利波探測的兩種觀測系統(tǒng)稱作“超前觀測系統(tǒng)”。第一種超前觀測系統(tǒng)適用于截面直徑大于3米工作。一個觀測系統(tǒng)的長度需耍3.5米左右。它是6個檢波器均勻排列，根據(jù)工作血的情況，一般說來，道間距不小于50cmo（道間距過小，道間距就沒有了相位差）。震源與笫一-道檢波器Z間的距離應(yīng)保持在1米左右，以確保能接收到做夠的低頻成分。第二種超前觀測系統(tǒng)適用于截面直徑小于3米的工作面。一個觀測系統(tǒng)的長度需要2.8米。它的6個檢波器呈不均勻排列。震源和第1個接收點之間的間距還是1米第3和第4個接收點之間的間距也是1米，而第

7、1道和第2道、第2道和第3道之間的距離為20cm。第4道和第5道、第5道和第6道之間的距離為20cmo經(jīng)過多次井下試驗，證明這兩種超前觀測系統(tǒng)式非常實用和有效。五、瑞利波探測儀在煤礦防治水應(yīng)用多年煤礦防治水工作的實踐表明，地下水補給源、導(dǎo)水通道和隔水層穩(wěn)定性及其厚度大小是制約礦井突水的主要因素。因此，調(diào)查底板巖溶發(fā)育情況、含、隔水層劃分、探測斷層及裂隙發(fā)育帶等垂直導(dǎo)水通道成為礦井物理勘探的主要地質(zhì)任務(wù)，而瑞利波最為新地球物探勘探方法的成熟應(yīng)用解決了這一難題，瑞利波探測儀能準確的探測礦井采掘工作面斷層、裂隙發(fā)育帶等垂直導(dǎo)水通道，確定底板含、隔水層厚度，探查灰?guī)r巖溶