槽波地震仪组成 ppt课件

槽波地震探测技术的主要用途是在井下探测煤层的不连续性，如小断层、陷落柱、 火成岩侵入体、古河床冲刷、岩墙、老窑等。而这些尺寸只要1~2米的地质异常在地 面用地震勘探和其他勘探手段均不能探测出来，可就是这些不能预先被测出来的小构 造能给正规的采煤工作造成很大的经济损失。目前，我国已有许多煤矿采用综合机械 化采煤设备。由于机械设备多，装备一个工作面要好几个月的时间，耗资达上亿元。 如果遇上一个未知的落差约为煤层厚度大小的断层，其费用会增加20%以上，若遇到 未知的大断层，这种工作面就将报废。从一个废弃的工作面移到一个新的工作面总耗 资可达上亿元。因此，现代化采煤技术迫切需要超前查明工作面前方的煤层状况。 当前，解决矿井地质小构造的主要方法是断层分布的地质规律统计和矿体几何推断、 煤层内打钻法和槽波地震探测技术等。国际上公认其中以“槽波地震探测技术”的地 质效果和功能价格比最好。
三十多年世界若干个研究团体的努力，槽波方法已经发展成为一种成功率很高的实用
性的“槽波地震勘探技术”（ISS）。ISS在科学上得到了证明，在仪器和方法上得到 了发展，并成功地用在世界上各种各样的煤矿区。
目前，在西德、英国、澳大利亚、美国、俄罗斯、匈牙利等国，槽波数字地震勘 探技术已成为一种比较成熟的矿井地质勘探手段。西德在六十至七十年代，曾用光点 地震仪进行槽波探测，一直不甚成功。八十年代前后，采用防爆数字地震仪在煤矿井 下进行槽波勘探，所取得的资料经过包络叠加等特殊处理，取得了突破性进展，并获 得成功。此外，西德DMT公司早在上世纪80年代就研制出了世界上最先进的矿井专 用安全火花槽波数字地震仪（SEAMEX-80、SEAMEX-85）。随后英国在槽波数字地 震探测技术方面也做了很多研发工作，他们采用改装的“SN-338HR数字地震仪”， 处理上采用了特殊的动态道集法，将槽波数字地震探测技术应用于生产，成功的对数 百个工作进行了槽波勘探，效果良好。上世纪末和本世纪初，德国DMT公司对 SEAMEX-85槽波地震仪做了全面的改进和更新，先后推出Summit防爆槽波地震仪和 Summit Ⅱ防爆槽波地震仪，成为世界上最先进的防爆槽波地震系统，在德国、欧洲 其他国家和俄罗斯等国得到成功应用。
3）.地震波的透射，反射，折射，全反射
1）透射波与反射波之间满足斯奈尔定律：
sin V1 sin V 2
2）折射波,全反射 当透射角β达到90 °时（当入射角α加大时，或速度V2明显大于速度V1时），地震波 便沿着界面滑行，并向上返回到入射波所在的介质当中。此时地震波的入射角称为临
界角，沿界面滑行并向上返回的地震波称为折射波，此现象也叫全反射。
二、地震波与槽波
1.地震波类型
1）.P波与S波
2）.面波
P波与S波统称体波。当体波沿地面或地层界面传播时它们会相互叠加，相长干涉，结 果便会产生面波，包括：瑞利波（R波），勒夫波（L波），地滚波和斯通利波等。面 波沿地表传播或在地层界面附近传播，如果在低速层（如煤层）传播，就叫槽波。
（1）瑞利波（R）波
由于瑞利波是由不同速度的P波和S波在界面附近叠加，相干而成，所以瑞利波中含 有不同频率，不同速度的子波。子波速度称为相速度，瑞利波速度称为群速度，这种 现象称为频散。
（2）勒夫波（L波）
勒夫波是一种SH型面波，其质点平行于地面振动，它产生在地表低速落层的低界 面上，并沿界面方向传播，其振幅沿深度方向也呈指数衰减。
瑞利波是地震勘探中常见的面波，勒夫波较少见。
瑞利波是P波和S波在界面传播合成后形成的。其质点在垂直于传播方向的铅直面内 沿椭圆轨迹做反时针运动。
瑞利波速度随深度而加大，但振幅随深度呈指数衰减，在半个波长深度上已衰减 70%，所以瑞利波向下探测很浅。
瑞利波频率低，振幅强，传播速度低，它对地震勘探中的有效纵波及横波形成强烈干 扰。
槽波勘探
引言 1
槽波的产生 2
3 防爆槽波地震仪 4 井下槽波工作步骤 5 透射槽波法及应用实例 6 反射槽波法及应用实例
7 探测结果验证 8
槽波勘探结果的效益分析及展望
2
一、引言
早在一九五五年，F.F.艾维逊就对槽波用于采矿业的可能性做了预见性的肯定。 但直到一九六三年才由T.C.克雷正式发表了关于槽波在煤层中传播模式理论。经过
槽波又称之为导波、层波、板状波或煤层波。槽波在煤层中激发，通过同一煤层 传播、衰减和反射，并在同一煤层中被接收。由于煤的密度和弹性波传播速度基本小 于围岩的一半，所以在煤层内震源激发的弹性波大部分能量不能向三维方向传播，而 总是在两个界面（煤层顶板和底板）之间反射和混响，从而形成一种特殊的弹性地震 波——槽波。槽波是由在煤层中传播的机械弹性波和该波在煤层顶底板产生的反射机 械弹性波相互干涉形成的。笼统地讲，槽波是煤层中和直接从顶底板反射回煤层中的 纵波和横波的合成波。人们将具有纵波和垂直于煤层极化的横波（SV波）质点运动分 量称之为”瑞雷型槽波”（PSV波）；而将含有平行于煤层极化的横波质点运动分 量称之为“拉夫型槽波”（SH波）。因为只有在煤层顶底板的横波速度显著的大于 煤层纵波速度时，才适合于瑞雷型槽波的应用，因此，在实际槽波测量时应该主要运 用拉夫型槽波，而瑞雷型槽波更适用在物理模型中使用。根据槽波地震探测震源激发 点位置，可以将槽波划分为对称型槽波和非对称型槽波。理论和实践均证明：“对称 拉夫型槽波”更适合于煤矿地质探测，所以一般情况下，震源激发点总是设置在煤层 的中心。

地震波的形成
地质介质在外力的作用下，即可显示弹性也可以显示的塑性。在矿井的地震勘 探中，一般采用炸药和锤击震源以激发地震波。这时，震源附近的岩石因受到瞬 间巨大的激发力的作用，产生破裂和塑性形变，在距震源远的地方，地质介质只 受到一个瞬间，微小的外力作用，因此，几乎可以把介质看做一个理想的完全弹 性体。
2. 槽波
当在煤层中激发一个震动时，便会产生地震波。这个地震波包括纵坡（P波）和 横波（SH、SV）。由于煤层的波速明显低于顶板和底板的围岩波速，所以震源产生 的地震波将在煤层顶板和底板界面上被全部反射回煤层之中，形成槽波。如图所示。