煤炭科学技术

作者：仇念广, 焦文杰, 金明方, 赵红利, 姚小帅, 张万鹏, 李庆斌,

关键词：地震槽波, 煤层厚度, 频散, 群速度, 多频, 敏感频率, 敏感频段,

地震槽波基于频散理论，利用某一频率或带通滤波的频段，在一定程度上虽然可以反演回采工作面的煤层厚度分布情况、圈定薄煤区，但是工作面煤层厚度的复杂多变，使得地震槽波实际与理论频散特征之间存在明显差异，进而降低了预测煤层厚度的准确性与精度。为进一步提升地震槽波预测煤层厚度的水平，基于“群速度–煤层厚度–频率”的理论关系，利用群速度随频率的变化、各阶导数及其曲线，由二阶、三阶和四阶导数分别计算出不同煤层厚度的敏感频率、窄频带敏感频段和宽频带敏感频段，并反算出不同敏感频率可预测的煤层厚度及其范围。利用多个敏感频率加权重构和敏感频段，提出了基于地震槽波多频联合应用的煤层厚度预测方法。针对试验工作面，以巷道揭露平均煤层厚度所对应的147 Hz敏感频率、123～172 Hz窄频带敏感频段和103～188 Hz宽频带敏感频带的群速度，反演工作面的煤层厚度；同时结合槽波有效频段和巷道主要揭露煤层厚度的范围，以各煤层厚度的占比为权重因子，将各煤层厚度敏感频率的群速度进行加权重构，再以此多频加权重构群速度预测工作面煤层厚度；单一敏感频率、窄频带敏感频段、宽频带敏感频段和多频加权重构预测的煤层厚度分布趋势与实际回采情况基本一致，较好地圈定出厚煤区与薄煤区；4种方法对于偏差不超过20%煤层厚度(0.50 m)的预测精度可分别达到76.15%、83.68%、81.17%和86.62%。结果表明：随煤层厚度的增加，敏感频率与敏感频段均降低，且敏感频段的范围也缩小；随着频率的增加，可预测的最佳煤层厚度变薄，且厚度范围也变小；单一敏感频率、窄频带敏感频段、宽频带敏感频段和多频加权重构均可有效预测工作面煤层厚度，但多频联合应用的敏感频带和多频加权重构相对于单一敏感频率，预测准确率和精度得到了提升，其中多频加权重构的效果最佳。因此，在开展地震槽波预测煤层厚度时，可首选多频加权重构，其次为窄频带敏感频段和宽频带敏感频段，最后为单一的敏感频率。

来源：2025年第5期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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