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槽波法地震勘探

借助槽波在礦井煤層中的傳播探查采煤工作面前方小斷層或其它地質(zhì)異常的一種地球物理方法。它是地震勘探的一個(gè)分支。1955年，F(xiàn). F. 埃維遜 (F. F. Evison) 在新西蘭于煤層中激發(fā)和接收到煤層波，他認(rèn)為煤層波是頻散波，是煤層制導(dǎo)的勒夫波。1963年，T. C. 克雷(T. C. Krey)發(fā)表了槽波頻散關(guān)系的理論計(jì)算及試驗(yàn)結(jié)果。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。隨后由于艾里相的應(yīng)用和井下防爆槽波儀的出現(xiàn)，槽波地震勘探得以突破性進(jìn)展，在德、英、捷、澳、前蘇聯(lián)、美等國相繼實(shí)際應(yīng)用。1978起，在中國也開展了試驗(yàn)研究，到20世紀(jì)90年代初，已成為礦井物探的重要方法。

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槽波地震儀—數(shù)據(jù)采集

采區(qū)內(nèi)有落差大于煤厚的斷層，斷層將波導(dǎo)完全阻斷，發(fā)生反射而無透射槽波; 若斷層落差小于煤厚，波導(dǎo)部分阻斷，則部分能量被反射，部分能量形成透射槽波。根據(jù)反射與透射槽波的有無及強(qiáng)弱，即可判斷測區(qū)內(nèi)有無異常及阻斷的程度。在煤層厚度1.0～3.5m，夾矸厚度小于1/3煤層厚度等有利條件下，槽波法地震勘探可檢測落差小于1/2煤層厚度的斷層或其它異常。透射的較大距離可達(dá)1000m以上。該法檢測異常的準(zhǔn)確率可達(dá)80%以上。因此，現(xiàn)代化采煤技術(shù)迫切需要超前查明工作面前方的煤層狀況，槽波地震探測技術(shù)是一種的選擇。反射波法可確定斷層位置，探測范圍較小，一般在300～400m以內(nèi)，準(zhǔn)確率在60%以上。但不論那一種方法，都不能定量確定斷層落差及識(shí)別異常的性質(zhì)。

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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(dòng)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(duì)應(yīng)的典型記錄示于下頁圖3。含煤巖系中，通常煤層的密度比上下圍巖的密度小，地震波在煤層中傳播速度低，煤層是一個(gè)明顯的低速槽。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(duì)這一信息的簡單回放便能確定受構(gòu)造變動(dòng)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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