煤炭科学技术

作者：吴国庆, 马彦龙,

关键词：复杂地质, 透明工作面, 槽波属性, CT反演成像, 异常体识别,

矿井地质透明化是当前煤矿安全高效开采的新要求，针对复杂地质条件的工作面，槽波探测技术作为常用的物探手段之一，若工作面存在多种地质异常体，其属性无法进行准确的分辨与解释。以山西阳泉某工作面为例，对包含断层、陷落柱、薄煤带、挠曲4种地质异常体的工作面进行了三维波场模拟，分别从数值模型的单炮特征、频谱特征、频散特征进行分析；结合数值模型的纵波振幅与速度、横波振幅与速度、高频槽波振幅与速度以及低频槽波振幅与速度8种类型的CT反演成像，研究了断层、陷落柱、薄煤带、挠曲4种地质异常体在槽波属性上的不同响应特征。结果表明：①断层引起槽波异常的主频及速度与无地质异常的煤层基本一致，横波、高频、低频槽波振幅可以显著识别断层，横波、高频、低频槽波速度可以较显著的识别断层，纵波振幅与纵波速度无法有效识别断层；②陷落柱的单炮特征表现为低阶减弱、高阶增强，横波、高频、低频槽波振幅可以显著识别陷落柱，横波、高频槽波速度可以较显著的识别陷落柱，纵波振幅、纵波速度与低频槽波速度无法有效识别陷落柱；③薄煤带主频基本不变，速度降低，高频槽波振幅与速度、低频槽波振幅与速度可以显著识别薄煤带，纵波速度与横波振幅可以较显著的识别薄煤带，纵波振幅与横波速度无法有效识别薄煤带；④挠曲的频谱中振幅增强，高频槽波振幅与低频槽波振幅可以较显著识别挠曲，其他槽波属性对挠曲的识别均不明显。根据不同地质异常体在单炮、频散、频谱、波场CT成像上的响应特征，实现了槽波异常的地质识别，准确解释了各种地质异常体的形态、位置及大小，为地质透明化工作面的建立奠定了“物质”基础。

来源：2023年第5期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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