采矿地球物理理论与技术 第五章 矿震震动波传播衰减规律
地震勘探的基本方法
反射波时距曲线
t OR RS O*S
V1
V1
4h2 X 2 V1
当炮检距X=0时， t0=2h/V1，是炮点 之下垂直反射波旳 走时。
连续介质情况下 反射波时距曲线
连续介质中波旳射线和等时线方程
p sin (z)
v(z)
定义视速度旳倒数为视慢度，它就是射线参数p.
连续介质情况下 反射波时距曲线
室内数据处理；
地震地质解释；
‥ ‥等。
地震反射波勘探旳基本原理
在地表附近激发旳地震波向下传播，遇到不同介 质（地层）分界面产生向上旳反射波，检测、统 计地下地层界面反射波引起旳地面振动，能够解 释推断地下界面旳埋藏深度，地层介质旳地震波 传播速度、地层岩性、孔隙度、含油气性等。
最简朴旳是根据反射波到达地面旳时间计算地下
如右图 所示，从激发点O 发出旳入射波 到达绕射点A，然后以绕射波形式到达地 面旳任意观察点D，显然，波旳旅行时是 由两部分构成：一部分是入射波旅行OA
所需旳时间，另一部分是绕射波经过AD 旳 传播时间。
OA AD l2 h2 (x d )2 h2
t
v
v
屡次反射波时距曲线
本地下存在强波阻抗界面时（如在水域开展调查时旳水底 界面、浅层基岩面等），往往能够产生屡次反射波。屡次 反射波可分为全程屡次波和层间屡次波等，在地震统计上 出现得最多、也比较轻易辨认旳是全程屡次反射波。
动校正速度选用旳影响
有速度误差，则经过动校正后，还有剩余时差
对速度精度旳要求：
1、叠加次数越高，接受间隔越大，通放带越 窄，对动校正速度要求越高；
2、界面越深旳反射波，速度误差旳影响越小； 3、伴随道间距旳增长，由速度误差引起旳叠
2地震勘探地震波的基本定律精品PPT课件
结晶岩石
2．4～3．4
4500～6000
108～204
3
2）、 反射定律和透射定律
反射定律
地震波从点波源O沿射线OP射 到分界面上；NP垂直于分界面， 是分界面在P点处的法线。
入射线OP和法线NP所确定的 平面垂直于分界面，这个平面 叫做波的入射面。
入射线和法线所夹的角θ1叫做 入射角；
反射波的射线叫做反射线，反 射线和法线所夹的角θ1’ 为反 射角。
可以理解为：波沿着实际路线传播时所用的时间， 比沿假想路线传播时所用的时间要“短”。
28
4 ）、惠更斯(Huygens)原理
惠更斯原理是利用波前的概念来处理问题。 波是振动在介质中的传播过程。 这种传播是通过介质中相邻部分之间的相互作用来进
行的。 对于波到达较晚的那些部分来说，波到达较早的那些
一、地震波的基础知识
4、地震波传播的基本规律
1) 、反射和透射 2）、反射定律和透射定律(斯奈尔定律) 3）、费马原理 4）、惠更斯原理 5) 、波的运动学和动力学 6) 、视速度定理 7）、折射波
1
1）、 反射和透射
当波入射到两种介质的分界面时。通常会分成两部分。 一部分回到第一种介质中，就是所谓的反射波；
31
利用惠更斯原理求新波前
• 有了惠更斯原理，就可以利用作图的方 法，根据已知的波前求出后来时刻的波 前。如右图所示，S1代表时刻t1的波前。
• 要确定后来的一个时刻t2=t1+Δt的新波前， 可以把S1上所有的点都看成子波源，认为 它们从时刻t1开始向外发出子波。
• 过了一段时间Δt ，这些子波的“子波前” 应是半径为V Δt的球面。用一个曲面S2将 这些小球面上离曲面S1最远的各点连起来， 就得到和时刻t2=t1+Δt相对应的波前。
地震勘探原理知识点总结讲解
第三章地震资料采集方法与技术一．野外工作概述1.陆地石工基本情况介绍试验工作内容：①干扰波调查，了解工区内干扰波类型与特性。
②地震地质条件调查，了解低速带的特点、潜水面的位置、地震界面的存在与否、地震界面的质量如何（是否存在地震标志层）、速度剖面特点等。
③选择激发地震波的最佳条件，如激发岩性、激发药量、激发方式等。
④选择接收和记录地震波的最佳条件，包括最合适的观测系统、组合形式和仪器因素的选择等。
生产工作过程：地震队的组成（1）地震测量：把设计中的测线布置到工作地区，在地面上定出各激发点和接收排列上各检波点的位置（2）地震波的激发陆上地震勘探的震源类型：炸药震源和可控震源。
激发方式：炸药震源的井中激发、土坑等。
激发井深：潜水面以下1-3m，（6-7m）。
（3）地震波的接收实现方式：检波器、排列和地震仪器2.调查干扰波的方法（1）小排列（最常用）3-5m道距、连续观测目的：连续记录、追踪各种规则干扰波，分析研究干扰波的类型和分布规律。
从地震记录中可以得到干扰波的视周期和视速度等基本特征参数（2）直角排列适用于不知道干扰波传播方向的情况Δt1和Δt2的合矢量的方向近似于干扰波的传播方向（3）三分量检波器观测法（4）环境噪声调查信噪比：有效波的振幅/干扰波的振幅（规则）信号的能量/噪声的能量3.各种干扰波的类型和特点（1）规则干扰指具有一定主频和一定视速度的干扰波，如面波、声波、浅层折射波、侧面波等。
面波（地滚波）：在地震勘探中也称为地滚波，存在于地表附近，振幅随深度增加呈指数衰减。
其主要特点：①低频：几Hz～20Hz；②频散(Dispersion)：速度随频率而变化；③低速：100m/s ～1000m/s，通常为200m/s～500m/s；④质点的振动轨迹为逆时针方向的椭圆。
面波时距曲线是直线，记录呈现“扫帚状”，面波能量的强弱与激发岩性、激发深度以及表层地震地质条件有关。
（能量较强）声波：速度为340m/s左右，比较稳定，频率较高，延续时间较短，呈窄带出现。
矿井物探——精选推荐
线强度。
第一章 矿井直流电法
• 第一节 矿井直流电法勘探概述 • 1、电法勘探是以介质的电性差异为基础，通过观
测和分析天然及人工电磁场的空间和时间分布规 律来查明研究对象的形态和性质的一种地球物理 方法。 • 2、矿井电法勘探是探测井下小断层、地下涌水 点、岩溶分布、煤层冲刷带和顶底板稳定性等地 质问题的有效手段之一。 • 3、常用的直流电法勘探类型：电剖面法、电测深 法、巷道层测深法、矿井高密度电阻率法、巷道 电法超前探测、矿井直流电法透视CT、三维直流 电阻率法。
二、巷道对电测深曲线的影响
• 1、巷道影响的涵义 • 巷道影响是指巷道不导电空间对全空间电流场正
常分布的一种畸变影响，它与电法装置形式、装 置大小、巷道几何尺寸、围岩导电性和布极方式 等多种因素有关。 • 2、巷道影响系数 • а>1,说明视电阻率值因受巷道的影响而增大; а<1,说明视电阻率值因受巷道的影响而减小.
差曲线为拱形，中间为极值两边对称。 • 2、作用：该方法对煤层顶底板岩性变化反
映不灵敏，而对煤层内电性变化反映灵 敏，适于探测煤层工作内岩性的变化情况, 可用于探测煤层内低阻含水、导水等构 造，以及工作面内的薄煤或无煤区探测。
应用实例
应用实例
• 本应用位于内蒙古乌海市神华集团五虎山煤矿 • 904 工作面,以该工作面的层透视为例来具体说明本方法。 • (1)物探设计。该工作面宽180 m,在904回风巷布置110 个
二、本课程各章节内容
• 矿井电磁法，包括：矿井直流电法勘探、 无线电波透视法、矿山地质雷达、瞬变电 磁法；
• 矿井地震，包括：槽波探测、巷道地震超 前探测，工作面震波CT，反射剖面探测
物探精品课程 第二章 第一节 地震波传播的一般规律
第一节 地震波传播的一般规律
图2.1.7 均匀介质中的等时面
图2.1.8 等时面族同射线族的正交关系图
第一节 地震波传播的一般规律
3、视速度定理 图2.1.9的A、B为两个检波器，间距为Δx，地震波沿射线1到达A点的时间为t
，沿射线2到达B点的时间为t+Δt，Δx／Δt定义为视速度V*。由图可见，地震波 沿射线传播的真速度V=Δs/Δt，因为
第一节 地震波传播的一般规律
（一）质点振动图 在离震源某一确定距离观察该处某质点，位移变化的情况
所得的就是质点振动图。如图（2-1b）所示，横坐标为时间t， 纵坐标为质点的位移，即P点处质点离开平衡位置的位移量，曲 线表示岩石中的某一质点P在爆炸（或锤击）以后，从t0时刻开 始离开平衡位置，上下振动，经过Δt称为振动延续时间；t0为波 的初至时间；T*为视周期是相邻波峰或波谷的时间间隔；视周 期的例数为视频率f*，以赫兹为单位；离开平衡位置的极值，称 为振幅，用A表示（mm）A越大，能量越大。
-x2 -x1
x 0
1
x2
x
波尾
0.05 波前
(a)
u( )
λ x2
λ
-x1 x1
(b)
x2 x
图2-2 0.05秒时刻的波剖面图
第一节 地震波传播的一般规律
图2-2（b）表示在上述时刻沿地震测线OX的质点，位移μ（t ）与质点空间坐标的关系曲线。曲线相邻波峰或相邻波谷之间 的空间距离，称为视波长λ*，其单位是米或千卡米；其倒数称 为视波数K*，单位为1/米或1千米。根据波动理论，波长应是周 期与波带的乘积，它表示一个周期内波所传波的距离。波速则 表示一个单位长度（例如一千米）中的波长数目。
第一节 地震波传播的一般规律
应用地球物理学习题答案概况
一、名词解释1地震勘探：是以不同岩石、矿石间的弹性差异为基础，通过观测和研究地震波在地下岩石中的传播特性，以实现地质勘查目标的一种研究方法。
2震动图：用μ～t坐标系统表示的质点振动位移随时间变化的图形称为地震波的震动图。
3波剖面图：某一时刻t质点振动位移μ随距离x变化的图形称之为波剖面图。
4时间场：时空函数所确定的时间t的空间分布称为时间场。
5等时面：在时间场中，如果将时间值相同的各点连接起来，在空间构成一个面，在面中任意点地震波到达的时间相等，称之为等时面。
6横波：弹性介质在发生切变时所产生的波称之为横波，即剪切形变在介质中传播又称之为剪切波或S波。
7纵波：弹性介质发生体积形变〔即拉伸或压缩形变〕所产生的波称为纵波，又称压缩波或P波。
8频谱分析：对任一非周期地震阻波进行傅氏变换求域的过程。
9波前面：惠更斯原理也称波前原理，假设在弹性介质中，已知某时刻t波前面1时刻开始产生子波向外传播，上的各点，则可把这些点看做是新的震动源，从t1＋Δt时刻的新的波前面。
经过Δt时间后，这些子波波前所构成的包拢面就是t110视速度：沿观测方向，观测点之间的距离和实际传播时间的比值，称之为视速度。
V*11观测系统:在地震勘探现场采集中，为了压制干扰波和确保对有效波进行√×追踪，激发点和接收点之间的排列和各排列的位置都应保持一定的相对关系，这种激发点和接收点之间以及排列和排列之间的位置关系，称之为观测系统。
12水平叠加：又称共反射点叠加或共中心点叠加，就是把不同激发点不同接收点上接收到的来自同一反射点的地震记录进行叠加。
13时距曲线：一种表示接收点距离和地震波走时的关系曲线，通常以接收点到激发点的距离为横坐标，地震波到达该接收点的走时为纵坐标。
14同向轴：在地震记录上相同相位的连线。
15波前扩散：已知在均匀介质中，点震源的波前为求面，随着传播距离的增大，球面逐渐扩展，但是总能量保持不变，而使单位面积上的能量减少，震动的振幅将随之减小，这称之为球面扩散或波前扩散。
地球物理勘探小结
地震勘探部分
1、定义： 通过观测人工激发的、从波阻抗（ρ×ν） 界面反射或从高速层折射地震波的传播，以确定 地质构造、地层、岩性来定位矿藏、获得工程地 质信息的方法。所获得资料与其它资料联合，并 根据相应物理、地质概念，以取得有关构造、地 层及岩石类型分布的信息。 波就是振动在介质中的传播 地震波是一种在岩层中传播到观测点的时间 ， x 与观测点相对于激发点距离 之间的关系。 t
地震测线布置和观测系统
1、地震测线的布置
应考虑：工作任务、探测对象、地质 构造、地形、地貌； 应收集：地质、物探资料，尤其钻 井及测井资料。
1）测线布置原则
(1) 测线最好为直线。其切面为一平面，所反映的构造形态较真实。 (2) 主测线垂直岩层或构造走向。目的：控制构造形态， 利于资料分析与解释。
如高层建筑与大型的厂房、铁路与地铁、公路、桥梁、水坝、机场、港口、 核电站与涵洞等的基础研究。 如岩溶、人防工程、古墓穴、地下管线等的空间位置及渗漏。
④
⑤
无损检测。
如高速公路路面、大型混凝土工程质量检测与评估，古代文物风化层厚 度的检测等。
⑥
火山、地震、滑坡、塌方冒落、放射性等环境、 自然灾害的预测预报。
测线布置形式
1.纵测线接收点、激发点在同一直线上。 工作中：多使用纵测线。处理、 分析、解释方便。
2. 非纵测线 接收、激发点不在同一测线上。
几种测线形式
工作中：作辅助测线布置， 解决一些特殊问题（如探测洞穴、古墓、古河床等）， 弥补纵测线的不足。 非纵测线：横测线、侧测线、弧形测线。
观测系统
定义：激发点与接收排列的相对空间位置关系。 一般以纵测线观测为主。 （2）.道间距△X （3）.排列长度 （4）.偏移距 （5）.最大炮检距
矿震及其监测技术
（ ｄ ）
（） ｅ
图 １ 由于采 矿 引发 的 断裂 和 震 动模 型
３ 矿 震 监 测 方 法
３ １ 理 论 分 析 法 ．
煤（ ） 岩 体在 受载破 坏过 程 中以弹性 波或应 力波
的形式释放应变能的现象 ， 称为声发射 （ ｃｕｔ ｍｓ Ａ ｏｓｃＥ ｉ ｉ —
发 地 震 ， 称 矿 山地 震 。 简 ” １ ２ 矿 震 的 成 因 和 发 生 条 件 ．
论、 突变理论 、 分形 理 论 、 三 因素 ” “ 理论 、 矿震 的 变形
局部化失稳理论 。
１４ 矿 震 的 分 类 ． 根 据 不 同 的依 据 和 分 类 原 则 ， 震 可 分 为 不 同 的 矿
的。这些物理现象的出现被视为动力破坏的前兆 。
的动态变化 ， 而且与岩 体的震 动参数相 关 。图 １ 表示 了几种 由于采矿引发 的震动 。
煤岩体电磁辐射 （ ｌ ｔｃＭ ｇｅｃＲ ｄ ｔｎ 是煤 Ｅｅ ｒ ａｎｔ ａｉ ｉ ） ｃｉ ｉ ａｏ 岩体受载变形破裂过程 中向外辐射 电磁能量的一种现 象 。因此 ， 可采用 电磁辐射技术来监测 、 预测煤矿的矿 震危险。电磁辐射监测一般采取均匀 布点 方式对 重点 矿震危 险 区进 行 监 测 ， 点 间 距 为 １ ｍ， 点 监 测 测 ０ 每 ２ ｉ。电磁辐射监测 有效距离 为 ７～２ ｍ。电磁辐射 ｍｎ ２ 法具有可实现非 接触、 区域性 、 向连续动态 监测 ， 定 可 节省大量 的钻探工 程量 ， 对生产 影响小和不受 煤岩体 在空问上分 布不 均 匀、 间上不 稳定 的影 响等 优点。 时 但其缺点为 ： 电磁辐射仪的有效测试范 围小 ， 有效监测 距离短 ， 只能监 测局 部 的工作 面 ， 不 能监测 整个 矿 而 区； 仪器需要定 时充 电， 以维持 正常工作 ， 使得 监测 时 间较短、 工作繁琐 ； 监测时需测试地 点 ５ ｍ以 内的工作
矿产资源勘探的地球物理勘探技术
矿产资源勘探的地球物理勘探技术矿产资源的勘探对于社会经济的发展至关重要。
地球物理勘探作为一种常用的矿产资源勘探技术，在矿产勘探领域发挥着重要的作用。
本文将介绍地球物理勘探的基本原理、常用方法以及未来的发展趋势。
一、地球物理勘探的基本原理地球物理勘探是利用地球物理学的原理和方法，通过对地球内部的物理特征和现象进行观测和解释，以获取有关地下地质构造、物性、储层等信息的一种勘探技术。
其基本原理主要包括重力法、磁法、电法、地震法和电磁法。
重力法是通过测量地球上任意一点的重力场来确定地下体积密度的分布情况。
磁法是利用地球磁场的变化来研究地质构造和岩石性质。
电法则是通过在地下注入电流，测量地壳中的电阻、电性和极化现象，从而推测地下储层的情况。
地震法是通过测量地下地震波的传播和反射情况，来判断地下构造和岩层的特征。
电磁法则是利用地球上自然存在的电磁场和人工激发的电磁场，来探测地下岩矿和水文地质情况。
二、地球物理勘探的常用方法1. 重力勘探法重力勘探法通过测量地球表面某点上的重力场，来揭示地下物质的密度分布情况，从而间接推断地下构造和岩性。
该方法适用于探测沉积盆地、断裂带和矿床等地下构造体。
2. 磁力勘探法磁力勘探法是通过测量地球表面某点上的磁场强度和磁场方向，来揭示地下岩石的性质和构造。
该方法适用于探测地下岩层的磁性物质和矿石。
3. 电法勘探法电法勘探法是通过在地下注入电流，测量地壳中的电阻、电性和极化现象，来推断地下构造和矿床。
该方法适用于探测地下的含水层、矿石、岩层和构造。
4. 地震勘探法地震勘探法是通过人工激发地震波，测量地下地震波在不同介质中的传播速度和反射情况，来推断地下构造和岩层的情况。
该方法适用于勘探石油、天然气和水文地质等。
5. 电磁勘探法电磁勘探法是通过利用地球自然存在的电磁场或人工激发的电磁场，测量地下电磁场的变化，来推测地下岩矿和水文地质情况。
该方法适用于探测地下矿石、含水层和地下水位。
地球物理勘探概论刘天佑习题解答
地球物理勘探概论（刘天佑）习题解答1、外生矿床是指在地球表层由外生成矿作用形成的矿床,是在岩石圈表层与水圈、大气圈及生物圈的相互作用下，成矿物质经过迁移和富集形成的。
内生矿床是由内生成矿作用形成的矿床，内生矿床既可由岩浆作用形成，也可由气化热液作用形成，主要包括三大类：岩浆矿床、伟晶岩矿床、气化热液矿床。
变质矿床是指早期形成的矿床或岩石，受到新的温度、压力、构造变动或热水溶液等因素的影响，即遭受变质作用，使其物质成分、结构、构造、形态、产状发生剧烈变化所形成的矿床。
2、煤的密度范围主要分布在1.2-1.7g/cm-3,相对较低;表土、粘土密度范围主要分布在1.0-2.0g/cm-3，密度较低；砂岩、页岩密度范围主要分布在2.0-2.8g/cm-3，密度偏低；橄榄岩、玄武岩、辉长岩、花岗岩、大理岩等大部分岩矿石密度范围主要分布于2.5-3.5g/cm-3；各种铁矿、铜矿密度范围主要分布在4.5-5.2g/cm-3，密度较大；锰矿、钙矿密度很大，多分布于5.0-6.0g/cm-3。
研究表明，决定岩矿石密度的主要因素为：组成岩石的各种矿物成分及其含量；岩石中孔隙度大小及孔隙中的充填物成分；岩石所承受得压力。
3、自然界中，绝大多数矿物属顺磁性与抗磁性。
例如：橄榄石、辉石、云母属于顺磁性；而石英、正长石、方解石、石墨属于抗磁性。
自然界中不存在纯铁磁性矿物，最重要的磁性矿物当推铁-钛氧化物。
沉积岩的磁性一般较弱，主要决定于副矿物的含量和成分；火成岩的磁性一般较强，且具体明显的天然剩磁；变质岩的磁性主要与其原岩有关。
岩石的磁性是由所含磁性矿物的类型、含量、颗粒大小与结构，以及温度、压力等因素决定。
4、金属导体的导电性十分好，其电阻率ρ值很低，一般ρ≤10-6Ω·m；大多数金属矿物属于半导体，其电阻率ρ通常分布在10-6-106Ω•m；绝大多数造岩矿物（如辉石、长石、云母、方解石、角闪石、石榴子石等）在导电机制上属于固体电解质，电阻率很高，一般大于106Ω•m。
采矿地球物理学概论 (单页)
采矿地球物理学概论考点采07-4班内部资料往年版本仅供参考1．名称解释（1）P1 地球科学:以整体的地球作为研究对象，包括自地心至地球外层空间十分广阔的范围，如固体地圈、大气圈、水圈和生物圈等。
（2）P1 采矿地球物理学：采矿科学中的一个新的分支，是利用岩体中自然的或人工激发的物理场来监测岩体的动态变化和揭露已有的地质构造的一门学科。
（3）P57 矿山震动：由于采矿作业引起的岩体内聚集的能量突然动力释放的现象。
（4）P90 岩石的声发射：是岩石的变形与破断，颗粒之间的相位错动，岩石颗粒间摩擦滑动等产生的弹性波。
（5）P103岩石的电磁辐射：是指岩石受载破裂过程中向外辐射电磁能量的过程或现象。
（6）P90 采矿声发射法：就是以脉冲的形式记录弱的、低能量的岩体声发射的弹性波，来监测岩体的动态破坏特征。
（7）P95 激发地音法：是局部较小应力的变化（例如少量炸药的爆炸），将引起受压岩体微裂隙的产生，从而根据地音可确定应力的高低和冲击的危险。
（8）P125重力法：是根据地层中岩石介质质量分布的不均匀性来测量重力异常变化的方法。
（9）P81 声波法：是根据声波在岩体中的传播特性来解决采矿技术问题和地质问题、测定煤岩物理力学参数。
（10）P132采矿电法：是利用岩石中电特性的变化来解决地质、采矿技术、预测预报等方面的问题。
（11）P21 纵波：是在胀缩力的作用下，周围介质只产生体积变化而无旋转运动，质点交替发生膨胀和压缩，质点的振动方向与波的传播方向一致。
（12）P21 横波：是在旋转力的作用下，周围介质只产生转动而体积不发生任何变化，质点间依次发生横向位移，质点的振动方向与波的传播方向垂直（13）P18 地震：是地下某处在极短时间内释放大量能量的结果。
（14）P91 Kaiser记忆效应：对于循环加载，声发射对前一循环的载荷有记忆效果，称为Kaiser效应。
（15）P44 冲击矿压：是压力超过煤岩体的强度极限，聚积在巷道周围煤岩体中的能量突然释放，造成煤岩体振动和破坏，巷道垮落，支架与设备损坏，人员伤亡等的现象。
矿场地球物理
矿场地球物理矿场地球物理是矿产勘探中的重要技术手段，通过对地下物质的物理性质进行测量和分析，以揭示地质构造、矿产分布等信息，为矿产资源的勘探和开发提供科学依据。
矿场地球物理方法包括地震勘探、电磁勘探、磁法勘探等多种技术手段，每种方法都有其独特的优势和适用范围。
地震勘探是矿场地球物理中常用的方法之一，通过地震波在地下岩石中的传播特性，可以获取地下岩石的速度、密度等信息，从而推断地质构造和矿产分布。
地震勘探适用于对地下构造复杂、地质条件不明确的区域进行勘探，广泛应用于油气勘探和矿产勘探领域。
电磁勘探是利用地下电磁场的变化来探测地下岩石的物理性质，包括电导率、磁化率等参数。
电磁勘探适用于对含有导电或磁性矿物的地质体进行勘探，如铁矿、铜矿等。
通过测量地下电磁场的变化，可以识别地下矿体的位置和规模，为矿产勘探提供重要信息。
磁法勘探是利用地下岩石的磁性差异来探测地下矿体的方法，通过测量地面上的地磁场变化，可以揭示地下磁性异常的分布情况，从而识别矿体的位置和形态。
磁法勘探适用于对含有磁性矿物的地质体进行勘探，如铁矿、锰矿等，是矿产勘探中常用的技术手段之一。
除了上述方法外，矿场地球物理还包括重力勘探、地电勘探等多种技术手段，每种方法都有其独特的优势和适用范围。
通过综合应用各种地球物理方法，可以全面了解地下岩石的物理性质，揭示地质构造和矿产分布的规律，为矿产资源的勘探和开发提供科学依据。
在矿场地球物理勘探中，需要精密的仪器设备和专业的技术人员进行操作和解释数据。
地球物理勘探不仅可以提高矿产勘探的效率和准确度，还可以降低勘探成本，减少不必要的开发风险。
因此，矿场地球物理在矿产勘探中具有重要的应用价值，为矿产资源的合理开发和利用提供了重要支持。
总的来说，矿场地球物理是矿产勘探中不可或缺的技术手段，通过对地下物质的物理性质进行测量和分析，可以揭示地质构造和矿产分布的信息，为矿产资源的勘探和开发提供科学依据。
随着科学技术的不断进步，矿场地球物理方法将进一步完善和发展，为矿产资源的可持续开发和利用提供更加坚实的基础。
采矿地球物理学概论
1． 名称解释（1） P1 地球科学: 以整体的地球作为研究对象，包括自地心至地球外层空间十分广阔的范围，如固体地圈、大气圈、水圈和生物圈等。
（2） P1 采矿地球物理学：采矿科学中的一个新的分支，是利用岩体中自然的或人工激发的物理场来监测岩体的动态变化和揭露已有的地质构造的一门学科。
（3） P57 矿山震动：由于采矿作业引起的岩体内聚集的能量突然动力释放的现象。
（4） P90 岩石的声发射：是岩石的变形与破断，颗粒之间的相位错动，岩石颗粒间摩擦滑动等产生的弹性波。
（5） P103岩石的电磁辐射：是指岩石受载破裂过程中向外辐射电磁能量的过程或现象。
（6） P90 采矿声发射法：就是以脉冲的形式记录弱的、低能量的岩体声发射的弹性波，来监测岩体的动态破坏特征。
（7） P95 激发地音法：是局部较小应力的变化（例如少量炸药的爆炸），将引起受压岩体微裂隙的产生，从而根据地音可确定应力的高低和冲击的危险。
（8） P125重力法：是根据地层中岩石介质质量分布的不均匀性来测量重力异常变化的方法。
（9） P81 声波法：是根据声波在岩体中的传播特性来解决采矿技术问题和地质问题、测定煤岩物理力学参数。
（10） P132采矿电法：是利用岩石中电特性的变化来解决地质、采矿技术、预测预报等方面的问题。
（11） P21 纵波：是在胀缩力的作用下，周围介质只产生体积变化而无旋转运动，质点交替发生膨胀和压缩，质点的振动方向与波的传播方向一致。
（12） P21 横波：是在旋转力的作用下，周围介质只产生转动而体积不发生任何变化，质点间依次发生横向位移，质点的振动方向与波的传播方向垂直（13） P18 地震：是地下某处在极短时间内释放大量能量的结果。
（14） P91 Kaiser 记忆效应：对于循环加载，声发射对前一循环的载荷有记忆效果，称为Kaiser 效应。
（15） P44 冲击矿压：是压力超过煤岩体的强度极限，聚积在巷道周围煤岩体中的能量突然释放，造成煤岩体振动和破坏，巷道垮落，支架与设备损坏，人员伤亡等的现象。
基于微震监测系统的矿山微震活动规
通过,获得 MA 标志。 本系统由检波器、 数据采集
站、数据传输站、中央控制记录系统和微震数据处理
工作站组成,如图 2 所示。
图 2 KJ549 微震监测系统网络拓扑图
图 1 矿山微地震震源与接收点位置关系图
1. 2 微震能量计算
根据微震信号在岩体介质中传播过程中能量耗
震波为 S 波时,用 v s 表示) 。 于是,微地震波传播的
运动学方程为:
1
t i -t0 =
( x i -x 0 ) 2 +( y i -y 0 ) 2 +( z i -z 0 ) 2 (1)
v
式中:t i 、v 和 x i 、y i 、z i 是方程的系数。
求解方程 ( 1 ) , 以 获 得 微 地 震 震 源 几 何 参 数
斯突出、底板突水、顶板溃水、掘进与开挖、地质异常
体、采空区等的监测和预警;非煤矿山中的岩爆、边
坡、透水监测和预警;土木工程中的隧道地铁开挖和
运营、路堑、地下硐室、水电大坝、高速公路边坡、高
层建筑物等监测和预警;石油工程中的非常规油气
水压致裂监测、地下石油储备库监测;公共安全领域
中的文物金库防盗、边防预警监测等领域。
列( 时间-能量、时间-频次、时间-冲量) 分析;基于处理分析结果绘制了破裂分布云图、冲量云图和应力场
云图,实现了矿山微震活动特征展示;根据分析结果采取了合适的应对措施,有效预防了事故的发生,避免
了人员伤亡和经济损失,实现了矿山安全生产。 研究结果为该煤矿解决了实际生产问题,验证了 KJ549 微
震监测系统在矿山微震监测中的实用性,为矿山微震监测开辟了新的思路,提供了有效的技术支撑和先进
矿井地球物理勘探
第三册矿井地球物理勘探39 矿井物探概述39 .1 矿井物探的意义我国能源发展战略是：坚持以煤炭为主体，电力为中心，油气和新能源全面发展。
因此，煤炭作为主体能源的地位将在很长一段时间内保持下去。
而我国以地下采煤为主，开采技术条件复杂，其中地质条件是制约采掘机械化、井下作业环境和煤矿企业可持续发展的主要因素。
随着科学发展观在煤矿企业的落实，以及国民经济快速发展对能源需求的骤增，一批高产高效矿井正在建设或陆续投产，一是要求在探测的采区内在地面选择适宜的勘查手段，如：地面高分辨二维和三维地震勘探，电法对采区进行探测，为采区规划设计提供地质依据。
二是在大型重达上千吨综采设备安装前或采区开采前，在矿井下查明与控制工作面内一切地质异常体，如：小断层和小褶曲、煤层厚度变化、煤层冲刷、剥蚀、煤层分叉、合并与尖灭、陷落柱、岩浆岩侵入煤层变焦、瓦斯涌出、岩溶及老空空间分布、可能的涌水点及通道、顶底板富水情况、顶板与围岩的稳定性等等。
这些地质异常即使规模小，如果不及时超前探查，不但造成采掘系统布局不合理，资源浪费，还直接影响高产高效工作面的持续开采及矿井水害的有效防治，更甚者危及整个矿井和矿工安全。
一旦发生问题，损失巨大。
由于一个等于煤厚小断层存在，导致工作面无法正常推进，设备被迫搬迁，经济损失惊人。
例如联邦德国约有20%左右综采面都遇到没有预料到的地质破坏；前苏联有三分之一综采工作面，因地质条件变化而被迫搬迁。
另外，众多的地方小煤矿，多数开采零星的煤田边角，原勘探程度低，构造相对复杂，给矿井采区设计和采掘造成很大影响。
据不完全统计，1955年至2002年四十余年来，全国煤矿发生300m3/h以上突水达893次，淹没矿井398次，造成直接经济损失达十亿元。
例如：1984年6月，开滦范各庄煤矿2171综采工作面发生充水陷落柱透水灾害，突水高峰期11h，平均涌水量达123180m3/h，仅21h淹没年产300万吨的整个矿井，8天后又淹没了吕家坨矿。
工程物探试题库
工程物探试题（一）一、解释概念（共16分）1.观测系统2.惠更斯原理3.频谱4.波动曲线5.静校正6.地球物理勘探7.折射定理8.视速度二、填空题（共13分）1．地震波在岩土介质中传播，岩土介质可视为介质，产生的波可视为波，按传播方向与介质振动方向的不同，波主要可细分为、和波，同一岩土层波速大小关系为。
2．原始地震记录上主要包含的地震波、、、和。
3．浅层折射波法勘测时，常用的观测系统为，资料处理的主要流程、、。
4.影响地震波传播速度的因素有：、、、和。
三、简答题：（共20分）1.地震波传播过程中其能量衰减有什么规律？1．(4分)2．什么是多次覆盖观测系统？有什么优越性？（4分）3. 为什么水平叠加时间剖面需要做偏移归位？（4分）4．t0法的原理。
（8分）四、证明题：（共12分）假设均匀介质一个水平界面情况下。
证明：1.直达波时距曲线是反射波时距曲线的渐近线。
2.该界面产生的折射波时距曲线在盲区半径点与反射波时距曲线相切。
五、（共24分）假设地质模型如图1所示。
1.推导R界面共激发点反射波理论时距曲线方程2.写出R界面共中心点时距曲线方程。
3.讨论两方程共同点和不同点。
4.绘制R界面直达波、反射波和折射波时距曲线。
5.绘出图2水平叠加后时间地震剖面。
地面h1=50m v1=800m/sRv2=1000m/s图1地面（a）（b）图2六、（共15分）已知4次覆盖，接收道数N=24，道间距ΔX=4米，偏移距=1个道间距，单边放炮多次覆盖的观测系统。
求：1.为达到满覆盖次数，炮间距应为多少？2.排列长度和最大炮检距为多少？3.写出共CDP点道集？工程物探试题（二）一、解释概念（24%，每小题3分）1.惠更斯原理2.视速度3.波动曲线4.采样定理5.抽道集6.静校正7.纵向电导率8.t0解释法二、简答题（36%，每小题6分）1．地震波是如何形成的？其传播过程中能量衰减有什么规律？1．2. 水平叠加剖面的主要处理流程有哪些？并说明水平叠加时间剖面为什么还需要做偏移归位处理？3.声波探测的基本原理是什么？说明声波探测与浅震波速测试的主要区别是什么？4. 地震勘探中的反射波和折射波是如何产生的？在共激发点地震记录上呈现出什么特征？5.瑞利面波测试方法有哪两种？其方法原理有何异同？6.什么是地震信号的频谱和频谱分析？它对地震勘探工作有什么意义？三、（8%）用费马原理证明地震波在均匀介质中呈直射线传播。
煤矿震动波CT反演技术的应用与分析
第４２卷第２期煤 炭 科 技Ｖｏｌ ４２ Ｎｏ ２ ２０２１年４月ＣＯＡＬＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＭＡＧＡＺＩＮＥＡｐｒ． ２０２１ 收稿日期：２０２０－１２－０３； ＤＯＩ：１０．１９８９６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｍｔｋｊ．２０２１．０２．０１２作者简介：石建祥（１９７１—），男，内蒙古乌海人，高级工程师，主要从事煤矿安全生产及技术管理工作，现任陕西华电榆横煤电有限责任公司副总经理兼小纪汗煤矿矿长。
引用格式：石建祥，李智勇．煤矿震动波ＣＴ反演技术的应用与分析［Ｊ］．煤炭科技，２０２１，４２（２）：８０ ８３．ＳＨＩＪｉａｎ ｘｉａｎｇ，ＬＩＺｈｉ ｙｏｎｇ．ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｅｉｓｍｉｃｗａｖｅＣＴｉｎｖｅｒｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｃｏａｌｍｉｎｅ［Ｊ］．ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＭａｇａｚｉｎｅ，２０２１，４２（２）：８０ ８３．文章编号：１００８－３７３１（２０２１）０２－００８０－０４煤矿震动波ＣＴ反演技术的应用与分析石建祥，李智勇（陕西华电榆横煤电有限责任公司，陕西榆林 ７１９０００）摘 要：为解决３１０５工作面矿压显现的安全隐患，基于震动波ＣＴ反演技术对３１０５工作面进行震动波ＣＴ探测，通过实时监测３１０５工作面区域的震源分布，形成高密度射线穿过煤层，生成大范围、高分辨率的波速反演云图，结合煤（岩）体内震动波速与应力的耦合关系，确定了３１０５工作面区域内的应力分布情况。
经过微震法、钻屑法验证，震动波ＣＴ反演技术能准确反映３１０５工作面的应力分布，有针对性地指导工作面卸压工程。
关键词：冲击地压；震动波；ＣＴ反演中图分类号：ＴＤ３２４．２ 文献标志码：ＡＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｅｉｓｍｉｃｗａｖｅＣＴｉｎｖｅｒｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｃｏａｌｍｉｎｅＳＨＩＪｉａｎ ｘｉａｎｇ，ＬＩＺｈｉ ｙｏｎｇ（ＳｈａａｎｘｉＨｕａｄｉａｎＹｕｈｅｎｇＣｏａｌＰｏｗｅｒＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙｕｌｉｎ ７１９０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｈｉｄｄｅｎｄａｎｇｅｒｏｆｍｉｎｅｐｒｅｓｓｕｒｅｂｅｈａｖｉｏｒｉｎ３１０５ｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅ，ｂａｓｅｄｏｎｓｅｉｓｍｉｃｗａｖｅＣＴｉｎｖｅｒｓｉｏｎｔｅｃｈ ｎｏｌｏｇｙ，ｓｅｉｓｍｉｃｗａｖｅＣＴｄｅｔｅｃｔｉｏｎｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎ３１０５ｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈｒｅａｌ ｔｉｍｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆｓｏｕｒｃｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎ３１０５ｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅａｒｅａ，ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙｒａｙｓｐａｓｓｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈｃｏａｌｓｅａｍａｒｅｆｏｒｍｅｄ，ａｎｄｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅａｎｄｈｉｇｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｗａｖｅｖｅｌｏｃｉｔｙｉｎｖｅｒｓｉｏｎｃｌｏｕｄｉｍａｇｅｗａｓｇｅｎｅｒａｔｅｄ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｕｐｌｉｎｇｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｖｉｂｒａｔｉｏｎｗａｖｅｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｓｔｒｅｓｓｉｎｃｏａｌ（ｒｏｃｋ），ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎ３１０５ｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｍｉｃｒｏｓｅｉｓｍｉｃｍｅｔｈｏｄａｎｄｄｒｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｓｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｗａｖｅＣＴｉｎｖｅｒｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃａｎａｃｃｕｒａｔｅｌｙｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆ３１０５ｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅａｎｄｇｕｉｄｅｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｌｉｅｆｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｏｃｋｂｕｒｓｔ；ｓｅｉｓｍｉｃｗａｖｅ；ＣＴｉｎｖｅｒｓｉｏｎＣＬＣｎｕｍｂｅｒ：ＴＤ３２４．２ Ｄｏｃｕｍｅｎｔｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ：Ａ 冲击地压等煤岩动力灾害是一种人为开采活动诱发的矿山震动，其危险性与破坏性直接关系着井下人员的生命安全及矿井的生产活动，甚至可能诱发其他灾害事故的发生［１ ５］。
爆破震动衰减规律的影响因素
V
=
p0
ρcp
( b/
R)α
(2)
式中 : p0 为炮孔内爆生气体的初始压力 ;ρ为岩石
密度 ; cp 为岩石纵波速度 ; b 为炮孔半径 ; R 为质点
到爆源中心的距离 ;α为爆破震动衰减指 , pe 为炸药平均爆轰压力 ,
pe =ρe D2 / 2 (γ+ 1) ,其中ρe 为炸药密度 ; D 为炸药
关于质点震动速度与装药量及爆心距的关系 ,目前
在国内比较通用的是前苏联的 M. A 萨道夫斯基
公式[1 ] :
V = K ( Q1/ 3 )α
(1)
R
式中 :V 为质点振动速度 , cm/ s ; Q 为单响药量 (齐
发爆破时为总装药量 ,延发爆破时为最大一段装药
量) , kg ; R 为质点到爆源中心的距离 ,又称爆心距 ,
1 爆破震动衰减规律理论分析
式 (1) 可在集中药包条件下通过量纲分析推 得 ,但它不能直接反应诸如炸药种类 、装药结构 、钻 孔孔径及岩性参数等因素对质点峰值震动速度的
影响. 因此 ,有人尝试寻找一种能够综合反映爆破 地震波传播过程中衰减物理机制的公式. 卢文波 、 Hust rulid W[2] 推导了基于柱面波理论和球面波及 长柱状装药的子波理论的质点震动速度衰减公式 , 表示为如下形式 :
(武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室 ,湖北 武汉 430072)
摘要 :爆破震动衰减公式中 K 和α的取值对爆破震动的准确预报具有重要意义 , 在理论分析的基础上 , 根据大
量的实测资料 ,探讨了 K 和α值的影响因素. 分析结果表明 :爆破条件对衰减公式中的 K 值影响甚大 , 在不同 的孔径 、孔深及装药结构条件下 ,爆破震动衰减规律会存在很大区别 ;而岩体及地形条件的改变都会对 K 和α值 造成较大的影响 ,相对爆源不同方向和距离上的震动衰减规律也是不尽相同的.
深部地球物理
1,天然地震波可分为体波和面波，而体波又课分为p波和s波。
纵波指的是质点振动方向与波的传播方向一致的地震波。
横波：质点振动方向与波的传播方向垂直。
它有偏振：质点在水平面内的振动分量，称为SH波，质点在垂直面内的振动分量称为SV波。
面波：一部分能量沿着界面传播，随深度增加其能量迅速衰减，形成面波。
换句话说，面波是一种导波，其能量限制在波导内。
在波导内传播的波称为导波，又称为槽波。
有关地层的顶底面间构成一个波导，自由界面与莫霍面间形成波导，自有界面与幔核界面构成另一波导。
2，地震仪把地面震动分解为南北、东西、上下三个分量经放大记录在图纸上，就得到了天然地震记录——地震图。
在地震图中，一个清晰的震动脉冲的初至时刻称为地震相。
不同的地震相表示不同传播路径的地震波。
天然地震相的识别也是依据地震波的运动学（走时、震中距与速度）特征和动力学（周期、振幅、相位及震动方向）特征。
3，4，地球内部结构是指地球内部的分层结构。
根据地震波在地下不同深度传播速度的变化，一般将地球内部分为三个同心球层：地核、地幔和地壳。
中心层是地核；中间是地幔；外层是地壳。
地壳与地幔之间由莫霍面界开，地幔与地核之间由古登堡面界开。
地震一般发生在地壳之中。
地壳内部在不停地变化，由此而产生力的作用，使地壳岩层变形、断裂、错动，于是便发生地震。
超级地震指的是指震波极其强烈的大地震。
但其发生占总地震7%~21%,破坏程度是原子弹的数倍，所以超级地震影响十分广泛，也是十分具破坏力。
地震:地震是地球内部介质局部发生急剧的破裂，产生的震波，从而在一定范围内引起地面振动的现象。
地震(earthquake)就是地球表层的快速振动，在古代又称为地动。
它就象刮风、下雨、闪电、一样，是地球上经常发生的一种自然现象。
大地振动是地震最直观、最普遍的表现。
在海底或滨海地区发生的强烈地震，能引起巨大的波浪，称为海啸。
地震是极其频繁的，全球每年发生地震约500万次。
今天探测器可以遨游太阳系外层空间，但对人类脚下的地球内部却鞭长莫及。
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因此，可以说只要发生冲击矿压现象，一定是顶板或巷帮 周围存在一个突然爆发冲击震动力的高应力区，我们将这个产 生突然冲击震动的高应力区称为冲击源（震源）。
FLAC数值模拟软件中的Dynamic模块，具有模拟诸如爆 炸等突发冲击震动效应的力学模拟功能。通过一定的赋值语句， 确定好震源加载波形，对各个参数相应赋值，就可以模拟巷道 在冲击震动波的传播效应下围岩应力分布和位移趋势及大小， 并分步再现冲击矿压破坏的全过程，这对研究冲击破坏机理提 供了有力保证。
0
0
800
700
600
500
a = 1971.6x-0.9107
400
R2 = 0.9142
300
200
100
0
20
40
距离震源 m
60
0
a = 1126.5x-0.6702 R2 = 0.8587
20
40
60
距离震源 m
(c) 第3实验点（小石块场）
(d) 第4实验点（水泥地）
图5-3-1 各实验点拾震器位置最大加速度变化曲线
E = 11476x-1.7344 R2 = 0.9142
E = 3435.6x-1.1509 R2 = 0.8162
1场地 2场地 3场地 4场地
10
20
30
40
50
60
距离爆源 m
图5-2-1 各实验场地各拾震器位置能量变化曲线
从上面能量衰减变化曲线可以看出，能量的衰减变化趋势同 震动加速度的变化趋势，随传播距离增大能量也呈乘幂关系 衰 减，初始衰减依然很快，到一定距离后衰减幅值减小。
R2 = 0.9857
顶板
3000
y = 8032.9x-0.396
R2 = 0.9438
顶板
y = 4464.3x-0.4179 巷帮
70
v = 546.3x-0.9781
巷帮
2500
R2 = 0.9367
底板
60
R2 = 0.9844
底板
2000
y = 24783x-1.8295
50
v = 211.5x-1.3451
在四种介质中的能量衰减指数的大小依然随介质的完整性、 硬度、孔隙率等性能指标的变化而不同，这些指标越趋向良性， 衰减指数越小，反之，衰减指数越大。例如在水泥地介质中衰减 指数为1.1509，而在细沙土介质中衰减指数达到了2.1309。
以上说明，震源距采掘面越近，对采掘面的影响越大。
5.3 震动波传播的衰减规律
计算出四个实验场地各拾震器位置冲击震动波能量值，进而得 到冲击震动波沿传播距离的衰减特征曲线如图5-2-1所示。
震动能量 J
1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200
0 0
E = 7590.6x-1.4138 R2 = 0.917
E = 8044.4x-2.1309 R2 = 0.9883
根据TDS-6微震实验系统内部设计自定的震动加速度幅值 与震动烈度的对应关系、震动烈度与震级的关系，可以回归震 动加速度幅值与震级之间的运算关系。再根据震级与能量之间
的关系 log E 1.8 1.9M L ，可得到计算各拾震器位置震动能
量与震动加速度之间的计算公式： E 10 ，从而 3.78490.8271lna
5.3.2 震动传播的数值模拟
冲击矿压的发生最主要的一个因素是高应力的集中，而且这 个高应力积聚的弹性变形能的释放是突然的、急速的瞬间阶段， 通常都是由于顶板坚硬岩层的突然弯曲下沉或断裂移动而造成的。 有时也会发生这样的情况：即本来顶板岩层积聚的弹性能并不大， 但受到周围采动影响，比如放炮、机械振动等影响，这些采矿活 动产生的震动能量传播至已经事先积聚了一定能量的坚硬顶板处， 应力叠加总和超过了坚硬顶板所能承受的极限强度，诱发顶板岩 层的突然弯曲下沉或断裂移动，能量转移至强度极限相对更低的 煤体中，从而导致冲击矿压的发生。
采矿地球物理理论与技术
矿震震动波传播衰减规律
第五章
5.1 震动试验测试系统 5.2 冲击震动波能量的衰减特征 5.3 震动波传播的衰减规律 5.4 震动波传播速度与应力的关系
5.1 震动试验测试系统
为确定冲击震动波的衰减特征，在地面进行了试验研究。试 验采用TDS-6微震信号与数据采集系统。
选择四种不同完整性、松散性的介质进行试验研究。第一种 介质即相对完整和坚硬的石块场地；第二种介质即是硬度较低 但完整连续的细沙土地；第三种介质即松散破碎岩层的小泥块 土地；第四场地为水泥地。实验总共进行了19次。采集系统的 布置是：从距离震源3m处开始，每间隔10m沿直线距离设置拾 震子站，一共设置6台观察子站；主站放在辐射子站的圆弧中心 位置处，以接受分站采集的信号。试验方案示意见图5-1-1所示
40
60
距离震源 m
(a ) 第1实验点（砂石地）
600
500
400
a = 1636.1x-1.1189
300
R2 = 0.9883
200
100
0
0
20
40
60
距离震源 m
(b ) 第2实验点（沙土地）
最大加速度幅值 cm/s.s 最大加速度幅值 cm/s.s
800 700 600 500 400 300 200 100
1500
40
R2 = 0.9799
30
1000
R2 = 0.9435
微震系统 拾震器主站
冲击震动源 （震动炮）
1
2
3
4
5
6
拾震器子站
煤岩介质
图5-1-1 拾震器布置示意图
由实验现场测定的原始结果如图5-1-2所示。
第1实验场地信号采集
第2实验场地信号采集
第3实验场地信号采集
第4实验场地 信号采集
图5-1-2 不同实验场地 采集的震动信 号图
5.2 冲击震动波能量的衰减特征
图5-3-2～图5-3-3是5×106J能量级别的冲击震动源分别 在顶板10、80m处对巷道产生的冲击破坏效应模拟结果
图5-3-2 khnsdyh105e6 冲击效应
图5-3-3 khnsdyh805e6 冲击效应
冲击速度 m/s 位移量 /mm
100 90 80
3500
v = 984.82x-1.0328
5.3.1 实验室试验
根据不同实验场地采集的震动信号，得出面四种不同场 地介质的最大震动加速度幅值变化曲线，如图5-3-1所示
最大加速度幅值 cm/s.s 最大加速度幅值 cm/s.s
800
700
600
a = 1156.3x-0.6517
500 400
R2 = 0.9008
300
200
100
0
0
20