煤矿井下槽波地震技术与装备
槽波地震仪组成 ppt课件
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当煤层中的炮点起爆时，首先启动触发脉冲单元和触发单元。触发单元立即唤 醒各数据采集站开始记录来自检波器的地震信号，再通过数据传输电缆传输过程至中 心站。传输过程中地震信号不可避免的要衰减，因此每隔250m要加一个中继站，对 衰减的数字信号进行放大，以便继续传输。上述的所有过程都是由中心站控制的。 现分述如下： 1.Summit Ⅱ Ex-pc中心站
不锈钢键盘上有5个状态指示灯LED。左侧2个绿灯变亮时表示供电电压已加到两 个电路上。
右侧3个状态指示灯LED（绿，红，黄）代表线路接口通电情况。绿灯亮，表明线 路接口通电；红灯亮起，表明触发允许指令有效；黄灯闪，表明summit线缆正运行 传输指令。
2. Summit Ⅱ Ex 采集站
采集站由Ex-PC 中心站控制。并与双 芯扁平线缆共同完成数据和指令的传 输工作。每一个采集站都有唯一的地 址码，标在外壳盖儿上，很容易看到。 6节镍镉电池充电电池为采集站提供电 力支持，这6节电池可给两块板供电， SPM（信号处理模块）和BPM（电池 电源模块）。SPM 对检波器收集到的 信号进行前置放大，检波，数字化， 叠加，相关和存储。BPM负责为SPM 提供电力支持和给电池充电。Ex 采集 站的外壳为导电塑料材质。
图3-3 采集站
采集站有两个检波器接口，分别为SNAP连接口和电池充电器的连接口。
需知：严禁在地下以及爆炸性气体环境中连接电池与其充电器并对电池进行充电！
一个采集站可以对两个信道的模拟信号进行数字化。每个信道分别连接到左右 两个检波器连接器上，也可将2个信道同时连接在左边的检波器连接器上。当使用 GS-A检波器探头进行地震勘查时就可以进行这样的连接。GS-A检波器探头有两个记 录分量，通过连接器与采集站连接。
槽波地震勘探法在煤层构造探测中的应用
Mine Engineering 矿山工程, 2021, 9(2), 132-137Published Online April 2021 in Hans. /journal/mehttps:///10.12677/me.2021.92020槽波地震勘探法在煤层构造探测中的应用姜启严，吴荣新，周官群安徽理工大学地球与环境学院，安徽淮南收稿日期：2021年3月17日；录用日期：2021年4月18日；发布日期：2021年4月25日摘要在煤矿开采中，槽波地震勘探是探查工作面内隐伏构造及不良地质体的有效手段。
本文以淮北矿业集团童亭煤矿8173工作面为例，采用槽波反射和透视地震方法，通过对采集数据进行滤波、能量分析，得到槽波能量衰减图，确定了工作面内的不良地质构造，与后期钻探资料成果基本吻合，为该工作面的开采提供了地质依据。
关键词物探，槽波，煤层，地质构造Application of In-Seam Wave SeismicExploration Method in the Exploration ofCoal Seam StructureQiyan Jiang, Rongxin Wu, Guanqun ZhouSchool of Earth and Environment, Anhui University of Science and Technology, Huainan AnhuiReceived: Mar. 17th, 2021; accepted: Apr. 18th, 2021; published: Apr. 25th, 2021AbstractIn coal mining, in-seam wave seismic exploration is an effective means to detect hidden structures and bad geological bodies in working face. Tongting coal mine 8173 working face in Huaibei min-ing industry group as an example, uses the channel wave seismic methods, reflection and perspec-tive based on the collected data filtering, energy analysis, to get the channel wave energy attenua-姜启严等tion and determine the adverse geological structure in the face, and is anastomosed with the late drilling data, the basic work for the mining geological basis is provided below.KeywordsGeophysical Prospecting, Channel Wave, Coal Seam, Geological StructureThis work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言目前，我国经济迅速发展，对矿产资源的需求量越来越高，因此矿产资源的开发规模也越来越大[1]。
槽波地震勘探技术在工作面小构造探测中的应用
义安煤矿 １ １ ０ ６ １工作 面进行 了透射 法探 测。通 过 Ｃ Ｔ成像 可 以分辨 工作 面 内与煤厚 相 当的 小构 造 ，
同时还 能获得 围岩 高应 力 区及 瓦斯 富 集带等地质 信 息 。探 测结 果可作 为煤矿 安全 回采 的依 据 。
随着煤矿 生产安 全要 求和 机械化 程度 的提高 ，
工作 面 内部小 构造 引起 的安 全 和生产 问题越 来越 突
５ ０ ０ ０ ｍ ／ ｓ ，横波 速 为 １ ６ ０ ０ － ４ ０ ０ ０ ｍ／ ｓ 。在地质 剖面
中 ，顶底 板岩层 上下 界面 构成 了高 波阻抗 界面 ，煤
槽 波地 震勘探 技术在 工作 面小构 造探 测 中的应 用
乐 勇 ，王 伟 ２ ，申青春 ，吕东亮
（ １ ．河南大有 能源股份 有限公 司，河南 义马 ４ ７ ２ ３ ０ ０ ； ２ ．中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信 息系统国家重点实验 室，北京 １ ０ ０ １ ０ １ ）
关 键 词： 槽 波地 震勘探 ； 小构 造 ；透射 法；Ｃ Ｔ成像 文献 标识码 ：Ａ ＤＯ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ ． １ ９ ８ ６ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ４ ． ０ １ ８ 中图分 类号：Ｐ ６ ３ １
Ａｐｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｏ ｆ Ｉ Ｓ Ｓ ｉ ｎ ｄｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｍａ ｌ ｌ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ｓ ｉ ｎ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎｇ ｆ ａ ｃ ｅ
ａ ｃ ｃ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ． Ｉ Ｓ Ｓ（ Ｉ ｎ － Ｓ ｅ ａ ｍ Ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ ）ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｗａ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｔ ｈ ｅ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｆ ａ ｃ ｅ １ １ ０ ６ １ ｉ ｎ Ｙｉ ’ ａ ｎ ｃ ｏ ａ ｌ
槽波地震勘探方法研究
槽波地震勘探方法研究随着社会经济的快速发展，煤炭开发技术得到了很大进步。
在开采煤炭的过程中应该做好地震的勘探工作，做好地震的防护措施。
当前地震勘探技术有很多，其中槽波地震勘探方法受到大家的广泛关注。
这项技术主要是通过挖掘煤层时激发的地震波在传输的过程中，会形成一定的反射角度，经过多种反射角度的混合，就会在煤层中显现出槽波，进而工作人员能够判断出该区域的地质构造，文章主要阐述了这种方法的特点及具体的探测方法。
标签：槽波；特点；槽波地震勘探；方法1 槽波的特点槽波自身有很多的特点，其中最为突出的特点就是频散，也就是说频率的函数就是关于槽波的传播速度。
槽波存在着很多不同频率的波段，而且这些波段的传播速度是不同的，而且会因为距离的远近而发生变化，在传播的过程中会形成一个不断变化频率的长波队列。
在槽波传播的过程中频散会由于能量的不同导致传播速度发生改变，这种改变在实际观察的过程中会形成一个曲线。
频散通常会给地震勘探带来很多的问题，具体来说可以分为三个方面。
第一，频散会导致设备不能够精准的判断波段到达的时间，在地面上地质勘探分析设备上也存在着传播时间不均匀的情况，所以必须做好这方面的处理工作，当前主要是采用速度分析法来适应这种变化。
第二，不同类型的槽波会在传播的过程中出现重叠现象，而且这种重叠很难被分开。
第三，随着波段队列不断的分散，就会导致振幅不断的减弱。
通过图1我们可以观察到在同一频率的情况下，煤层的厚度和勒夫波频散成反比，也就是说煤层越厚，勒夫波频散的速度就越低。
在外面不了解煤层的厚度时，我们通常可以先探测一下煤层，如果发现煤层的厚度超过了一定量，那么我们就可以降低频率，如果我们发现煤层的厚度比较薄，我们就需要增加频率。
通过对槽波特点进行了解，我们能够更好地采取措施，尽量减少频散对地震勘探带来的问题，提高地震勘探的准确度和有效性。
图1 勒夫波频散与煤层厚度的变化关系槽波在煤层内部传播的过程中会有低速度、高频率的特征。
浅谈槽波地震勘探
作者简介：赵护林（1965—），男，陕西渭南人，物探工程师，本科，毕业于长安大学，从事煤炭地质工作。 （邮箱）651218007@
入射槽波
槽波损失 槽波损失
反射槽波
透射槽波
断层落差小于煤层厚度
入射槽波
槽波损失
反射槽波 断层落差大于煤层厚度
பைடு நூலகம்
辐射再激发的槽波
入射槽波
槽波损失 （d） 煤层分叉
图3 槽波传播示意图 (a、b、c、d)
在正常情况下，槽波能量被禁锢在煤层中不断向前传 播，能量损失很小，当遇到断层，煤层厚度变化，陷落柱 等地质构造，槽波能量损失会很大甚至完全消失。
透射法是槽波勘探中最基本的方法，其有效波是透射槽 波信号，即由炮点激发的槽波透过煤层直接传播到检波器 的信号。炮点与检波器布置在煤层采区周围不同巷道内 （如图4）。根据槽波的有无、强弱来判断在相应的透射射 线扇形区域内有无断层存在。在没有断层的情况下，即图 4中的槽波透明区，检波器可以接收到很好的槽波信号。若 有断层，但断距小于煤层厚度，即图4中的槽波半透明区， 检波器接收到的槽波信号有明显减弱；若有断层，同时断 距大于煤层厚度，即图4中的槽波不透明区，这时检波器 几乎接收不到槽波信号。槽波透射法正是据此来探查断层 构造。
槽波是地震波在煤层中传播时产生的波导现象。1955 年，新西兰地球物理学家Evison在新西兰煤矿首次发现了 煤层间的波导现象。德国教授Krey于1963年从理论和实践 层面证明了煤层中槽波的存在，给出了槽波传播的数学方 程式。他在现场测量中发现在低速夹层的地层中会形成槽 波。槽波有着很强的频散特性，槽波传播具有埃里相特 征。世界上槽波大规模研究始于20世纪70年代中期，德国 于1985年研究出SEAMEX-85型槽波地震仪与ISS槽波数据处 理软件。
煤矿安全生产先进适用技术装备推广目录(第三批)
装备
能较好；采用机械螺旋排渣与高压液体排渣相结合，解决了下行钻孔的排渣难题，为持续打钻提供时 施工
间和空间保证。该装备可满足高抽巷下向孔施工要求，是常规大功率钻机效率的 122%，一般钻机效率
的 147%；移动更加方便，降低了劳动强度。
煤矿重大 灾害防治 技术装备
该技术构建了煤岩动力灾害声发射前兆模式，研发了应力主导型煤岩动力灾害声发射预警技术，明确
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动瓦斯抽采技 并配套形成了适合于顶板高位大直径定向钻孔施工的大功率定向钻进装备；本套技术（装备）通过在 钻孔施工
术与高效快速 寺河煤矿进行的现场试验和技术示范，钻孔成孔直径达到 153mm，最大深度达到 1026m，钻孔瓦斯抽采
成孔技术装备 纯量较大，采动区瓦斯抽采作用较为明显。
序号 专业类别 技术装备名称
技术装备特点及推广理由
适用领域
该系统在 VRMine 平台上建立真三维井巷模型，以超声扫描测风技术精确测量和采集的矿井通风参数（风
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基于实时精确 测风的通风监
速、风向）为基本参数，对全矿井通风网路进行实时分析和解算，建立矿井安全可靠、经济实用的动 态通风数字模拟系统。精确测风硬件系统对矿井井巷通风参数实时自动采集和动态监测，三维通风分
报。其各部分既可以独自成立系统，亦可几个综合集成。
该技术主要基于煤层内预制切槽导向水压致裂的卸压增透模型，获得切槽煤层水压致裂下的裂纹扩展
煤矿重大 低渗煤层脉冲 及渗透率演化规律，实现切槽卸压场与水压致裂场的有效结合，提高煤层内整体增透效果。配备高压
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ห้องสมุดไป่ตู้
灾害防治 水力切槽致裂 脉冲水射流振荡发生装置，优化了脉冲振荡发生装置的结构参数，提高了穿层抽采钻孔瓦斯抽采能力 水 压 致 裂 技术装备 增透瓦斯高效 与抽采范围。基本实现了钻孔瓦斯抽采流量提高 1.4～2.9 倍，煤体透气性系数平均增大 85～89 倍， 增透防突
槽波地震仪Summit ⅡEx组成
槽波地震仪正如前言所述，德国DMT公司研发的新一代防爆槽波地震仪Summit ⅡEx是世界上最先进的槽波地震仪，目前它已销往西班牙、波兰、英国、俄罗斯等欧洲产煤国，并在德国国内得到广泛应用。
我国义马煤业集团和河北煤炭研究院、龙煤集团、中国矿业大学定购了新一代防爆槽波地震仪Summit Ⅱ Ex。
在工作面实测验收结果表明，仪器性能先进、轻便、操作简单，工作非常稳定，观测结果理想。
我国定购的防爆槽波地震仪Summit Ⅱ Ex均已圆满通过“安标国家矿用产品安全标志中心”和“煤炭工业电气防爆检验站”的安全防爆检测，并已获得“进口矿用产品安全标志证书”。
1.Summit Ⅱ Ex 防爆槽波地震仪包括：中心站（主机）数据采集站中继站双分量水平检波器触发单元触发脉冲单元爆炸机（可选用国内矿用爆炸机）数据传输电缆充电器槽波数据处理和解释软件包现简述如下：1）中心站（主机）外壳和键盘均采用不锈钢金属材料，专为井下勘探设计，具有极高安全系数和防爆功能。
15英寸LED背光彩色显示器，四组镍镉防爆可充电电池。
主机控制整个仪器操作，数据采集、管理和实时显示观测结果。
重22Kg。
配置四组防爆可充电电池。
2）数据采集站采集站外壳为导电塑料材质，具极高防爆功能，有2个状态指示灯LED指示采集站工作状态，重2.7Kg。
3）中继站中继站外壳以导电塑料材料。
每250m长测线接一个中继站，用来增强信号信号幅度。
状态指示灯LED代表中继站工作状态。
重2.7kg。
4）双分量水平检波器检波器互为垂直的双分量水平检波器，直径为55mm 。
检波器插入煤层中的孔洞后，用气筒给检波器胶囊充气使其膨胀，以便检波器紧紧的贴在巷道壁上。
在移出检波器时，只需轻轻按下阀门便可释放橡胶囊内部气体。
重3.3Kg 。
5）触发单元当触发单元接收到爆炸信号后，便立即触发数据采集单元和中继站开始记录，重 2.7Kg主机中内置的 USB 接口也具有触发功能，可以代替触发单元。
槽波地震勘探在煤矿大型工作面的应用
第43卷 第3期 煤田地质与勘探Vol. 43 No.32015年6月 COAL GEOLOGY & EXPLORA TION Jun . 2015收稿日期: 2013-11-11基金项目: 国家科技重大专项课题(2011ZX05040-002)作者简介: 任亚平(1982—)，男，陕西西安人，硕士，助理研究员，从事地球探测与信息技术工作. E-mail ：renyaping@ 引用格式: 任亚平. 槽波地震勘探在煤矿大型工作面的应用[J]. 煤田地质与勘探，2015，43(3)：102–104.文章编号: 1001-1986(2015)03-0102-03槽波地震勘探在煤矿大型工作面的应用任亚平(中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710077)摘要: 以陕北某煤矿大型工作面槽波地震工程为例，开展了超大型工作面内断层的槽波地震探测技术研究。
槽波探测采用全排列接收，最大限度地保障了槽波信息的获得。
根据得到的槽波记录数据以及CT 成像结果，解释了工作面内断层的发育情况，与后期巷道揭露情况基本吻合。
槽波地震勘探在大型工作面的成功应用，可为矿井实现盘区勘探提供技术支持。
关 键 词：地震；槽波；断层；盘区勘探；矿井中图分类号：P631 文献标识码：A DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.021Application of ISS in supper large coal faceREN Yaping(Xi ′an Research Institute , China Coal Technology and Engineering Group Crop , Xi ′an 710077, China )Abstract: ISS has been developed for years. However, the application of ISS has never came to the truth in supper coal face. This paper studied the application of ISS in one supper coal face in northern Shaanxi. The geologic con-dition of ISS is very well for getting interesting records. For finding out the layout of the faults already exposed in roadway, all patches were set on for mostly receiving the channel waves. By analyzing the records of ISS and the CT image we got, the layout of the interest faults has been explained, which coincides basically with the actual situation later exposed in roadway. The explanation of the faults provides important information for the coal face production. The successful application of ISS in supper coal face provides technical support for exploration in panel.Key words: seismics; ISS; faults; panel exploration; coal mine槽波地震勘探技术最先研究与应用是20世纪60年代的德国[1-2]，20世纪80年代引入到我国。
透射法槽波地震勘探技术在采煤工作面的应用
2019年第11期西部探矿工程*收稿日期：2019-03-13修回日期：2019-03-21作者简介：赵护林（1965-），男（汉族），陕西渭南人，工程师，现从事煤炭地质工作。
透射法槽波地震勘探技术在采煤工作面的应用赵护林*（山西省煤炭地质144勘查院，山西洪洞041600）摘要:槽波地震勘探技术是近年来发展起来的矿井物探新技术、新方法。
以山西某矿150117工作面为例，阐述了槽波地震勘探技术在解决采煤工作面内隐伏地质构造方面的应用效果。
关键词：槽波；采煤工作面；地质构造中图分类号：P632文献标识码：B 文章编号：1004-5716(2019)11-0145-03槽波地震勘探是利用在煤层中激发、煤层中传播、煤层中接收的导波，来探测煤层不连续性的—种物探方法。
槽波勘探，属于地震勘探的一个分支，可以查明采煤工作面内隐伏断层、陷落柱、冲刷带、煤层变薄带等地质构造，具有探测距离大、精度高、抗干扰能力强、信噪比高以及最终成果直观的优点，尤其在探测精度和距离上，优于其他矿井物探方法。
下面以山西某矿150117工作面为例，分析说明透射法槽波地震勘探技术在采煤工作面的应用效果。
1勘探区地质概况1.1矿区地质概况该矿区位于山西地台中部，祁吕贺“山”字型构造，前弧东翼之外侧，山西经向构造亚带与阳曲—盂县纬向构造带结合部位之东南隅，沁水坳陷的东北边缘，地处太原东山背斜南翼与晋中新断陷接壤部位。
区域以断裂为主，褶皱次之，地质构造总体上近东西走向，倾向向南的单斜构造，北山地区的一系列NE 向断层构成的山前断裂带，对西北部低山区和东南部丘陵的形成起到控制作用。
煤矿开采15号煤层过程中，揭露了一些断层、褶皱、陷落柱等构造，15号煤层共揭露55条断层，均为正断层，落差在1.2~40m 之间，其中落差大于或等于10m 的断层4条，落差小于10m 且大于或等于5m 的断层13条，其余断层落差均小于5m 。
1.2矿井工作面地质概况该矿150117工作面位于矿井东南部，开采石炭系上统太原组15号煤层，煤的密度为1.44g/cm 3，煤层厚度从1.97~7.15m ，平均煤厚5.97m ，煤层倾角小于8°，煤层稳定可采，有两层夹矸，厚度为0.2m 和0.4m 。
矿井物探-地震槽波勘探
2.2 槽波的首次试验与总结
据krey,TH（1963）
第7章 槽波地震勘探
2、槽波勘探在国外
2.2 槽波的首次试验与总结
据krey,TH（1963）
第7章 槽波地震勘探
槽波勘探技术的全面发展 在上个世纪六十年代中期至八十年代中期，是煤矿槽波
勘探技术发展的黄金时期，世界上主要产煤大国如德国
第7章 槽波地震勘探
槽波的发现
一篇十分有名的文章，新西兰地球物理学家 Evison, FF (1955): “A coal seam as a guide for seismic energy. Nature 116: 12241225”被认为槽波的发现者。
据Evison（1955）
第7章 槽波地震勘探
t t ——分别代表P波与S波的折射角
c
——波前沿煤—岩分界面传播的速度
第7章 槽波地震勘探
7.1.2 槽波的形成
由P波与SV波激发的槽 波——简振型及漏能振 型
当煤层中激发的体波以入射角小于临界角入射到煤－岩分解面时，尽管这 些界面都是反射系数的强反射面，在其界面上产生强的反射返回煤层；但同时 仍有相当多的能量，由于折射作用，以体波的形式向围岩辐射，因而，使这些
实际上“槽波”术语来源于天然地震学，“槽波”被认 为存在于大气层、海洋水层和岩石圈低速层中，最为代表两 位 是 Gurtenberg B., Channel Waves in the Earth‘s Crust. Geophysics, Vol. XX ， No. 2, pp. 283-294 (1955 ). 和 Press F. & M. Ewing,Two Slow Surface waves across North America. Bull. Seism. Soc. Amer., vol. 42, No.3, pp. 219-228 (1952)。 在岩石圈低速层中存在两种类型的槽波一种是体波在低 俗速度槽中的射线弯曲和能量的制导，另外一种则是类似于 面波的制导波，包括 rayleigh 面波和 love 面波，有关此类面 波的相关特性早在 1924 年 Stoneley R (1924) Elastic waves at the surface of separation of two solids. Proc Roy Soc. (London) A 106: 416-428有了关于低速夹 层介质下频散特征方程的推导与讨论。
矿井勘探槽波实例分析
2.槽波地震探测工作面内断层、陷落柱
2.槽波地震探测工作面内断层、陷落柱
2.槽波地震探测工作面内断层、陷落柱
2.2华电集团某矿工作面槽波探测断层、陷落 柱（断层、陷落柱共存）
2.槽波地震探测工作面内断层、陷落柱
2.槽波地震探测工作面内断层、陷落柱
直达波
槽波艾利相
P5原始数据
2.槽波地震探测工作面内断层、陷落柱
1.槽波地震探测工作面内煤厚变化
2.槽波地震探测工作面内断层、陷落柱
2.1 阳煤集团某矿15116工作面槽波探测断层、 陷落柱（大长工作面）
2.槽波地震探测工作面内断层、陷落柱
寺家庄煤矿 15116 工作面的 400 ～ 2050 米段透射 槽波勘探任务，共计2 天完成。第一天，勘探完成进 风巷放炮，切眼、回风巷接受共计1850m透射槽波勘 探；第二天，勘探完成回风巷放炮，切眼、进风巷接 受共计1850m透射槽波勘探
31201工作面槽波地震施工布设图
观测系统炮点检波点射线密度分布情况
31305工作面槽波地震施工布设图
观测系统炮点检波点射线密度分布情况
1.槽波地震探测工作面内煤厚变化
31305工作面长度4500米，接收点间距10米，炮间距30米。 共计402个检波点、141炮 31201工作面长度2100米，接收点间距10米，炮间距30米。 共计210个检波点、67炮
Vy_25ms
Vx_25ms
Vx_125ms
Vy_125ms
Vz_125ms
Vx_175ms
Vy_175ms
Vz_175ms
一些经验
• 1.充分明确勘探目的
• 2.充分了解勘探区域地质情况 • 3.对于同一反演结果可能会对应各种地质原因 • 4.采集工作很重要 • 5.多做数据分析（原始波形分析、时频、频散、极性）
YZD11矿用槽波地震电法仪介绍
YZD11矿用槽波地震电法仪介绍YZD11矿用本安型槽波地震电法仪山东中煤集团由网络槽波地震电法仪主机、YZD-11C矿用本安型槽波地震电法仪采集站、电极、矿用本安型拾震传感器和线缆组成。
zmjt052使用全电场观测技术同步采集所有测点的自然电场、一次电场电位和二次电场电位数据，极大提高了电法数据采集效率和采集精度。
仪器中的槽波地震采集模块利用地震波射线穿透地质体，通过对地震波走时、能量和频率的观测，并经计算机处理反演，重现工作面内部或者钻孔之间的地质结构图像。
YZD11矿用本安型槽波地震电法仪可广泛应用于矿山开采、隧道、地铁、水利、城市公共安全、电力等地下工程隐患探测与监测及资源勘察领域；广泛应用于矿井工作面槽波勘探和震波CT勘探等，可探测煤层的不连续性，如煤层厚度变化，矸石层分布，大、小断层，陷落柱，剥蚀带，古河床冲刷带，岩墙，老窑等；可应用于评估煤层地压的相对高带以及可能的瓦斯富集区，保证工作面的安全开采。
YZD11矿用本安型槽波地震电法仪功能特点1.可实现地面多种地电场二维或三维电法勘探，包括电阻率法勘探、自然电位法勘探、充电法勘探、激电法勘探（时间域和频率域）等；可多分量数据采集，实现多波地震勘探。
2.可以实时显示电流、电压信号的波形等。
3.采用激励、接收分离的双模式电极。
4.一体化主机内置ARM、网络通讯、内部电源和外接本安电源等功能模块组成，可以连接矿井物联网。
5.一体化主机连接n个采集基站，构成16n路激发和16n路接收的网络并行地电场勘探、监测系统，或者构成16n路震波勘探系统，用户可根据需求任意选择仪器道数。
6.具有一键成图模式，操作更加简化智能。
7.采集基站内置大容量存储，支持历史数据查看8.软件功能完备，配置兼具数据采集与处理的专业系统软件，且国内同行业内具有权威性，可实现数据的采集、显示、管理、对比、处理成像及判别分析。
9.智能化Android系统平台、高清彩色触摸屏及机械辅助按键，人机交互便捷。
槽波探测技术新进展及应用实例
件平台。
（3）可实现单站3通道信号采集，各仪器之间利用GPS信号以及高精度时钟芯片 实现时间的精确同步。 （4）采用当前先进的MEMS震动传感器。
二、槽波探测技术新进展
2.1.2 仪器指标
带道能力：单站3道（三分量）或单分量； 采集分辨率：24位A/D； 采样间隔：0.25ms，0.5ms，1ms，2ms，4ms可选； 放大倍数：0~64倍可选； 本底噪声：不大于1uV（有效值）；
动态范围：优于120dB；
工作时间：不小于8小时（电池供电），支持定时开关机； 防爆类型：本质安全型，防爆标志ExbiI。
二、槽波探测技术新进展
2.1.3 仪器样机
有线或无线网络
数据采集站
. . .
交换机 地面控制中心
数据采集站 .
. .
数据采集站
二、槽波探测技术新进展
2.1.4 仪器对比实验
与国外地震仪采集结果对比 三分量MEMS检波器
二、槽波探测技术新进展
2.3 三维槽波数值模拟
波场模拟可以研究波场传播规律、波场特性。以前主要为二维 模拟，三维较少，巷道边界不易处理。
采用技术：
三维巷道边界处理算法
交错网格高阶有限差分 PML吸收边界算法
64位高端微机，应用多线程技术，适用于微机运行
二、槽波探测技术新进展
含巷道5m煤厚煤层模型
勘探设备，先后在全国70多个煤矿进行过槽波地震的探测工作，
槽波地震勘探一度作为煤炭部重点推广项目。
一、槽波探测技术概述
1.1 槽波勘探历史
90年代中期后，随着地面煤矿采区三维地震勘探技术的发展与 成熟，槽波地震勘探技术在我国的发展陷入一个低潮，其中很重 要的原因一是煤炭行业的不景气，二是地面三维地震的兴起，三 是勘探施工复杂。
槽波地震勘探技术在煤矿构造探测上的应用
、
原 理
在地 质削 面中 ， 煤 层足一 个典型 的低 速 夹层 ， 在物理 卜构成 一个
“ 波导 ” 。煤层 中激发的部分能 量由于顶底 界两的多次全反射被禁钢在 煤层及邻近的岩石（ 简称煤槽 ） 巾。槽波地震 勘探就 是利用 在煤 层 叶 １ 激 发和传播 的导波 、 以探奁煤层不连续性的一种地球物碑方法 。
随着煤 炭安全生产 ｒ ． ｆ ｌ ￣ 要求和采抛机械化程度 的提 高，采掘 １ 作 面内隐伏地质构造对矿井安全生产的影响越来越 大，对 一些 州 ’ 能 影响
生产的断层 、 褶曲 、 变薄带 、 采空区等的探测精度要求也越来越高。槽波 地 震勘探技术分 辨率 高 、 探测距离大 、 煤 层厚度变 化 、 矸石层 分布 等构 造． 是一种有效的小构造探测 疗法 。
二、 施 工 方 法
槽波勘探的摹本观测方法有两类 ： 透射法与反射法。它仃Ｊ 的原理部
很简单 。 南震源在煤层 中激发的槽波 ， 沿煤槽 传播 。 在反射法测量中 ． 震 源与 检波器 排列 在 一巷道或＿ ｒ 组面 。相 当于地面反射法地震勘探垂
直 向下探测 ， 转９ Ｏ 。 后在巷道内水平地向前探测。根据是否接收到 非巷
参考文献 ：
ｌ １ Ｊ 刘刚 槽波 地 震技 术方 法及应 用 分析 【 Ｊ １ ． 科技 创新 与 应 用， ２ （ ） １ ６ （ ９ ） ： １ ４ ８ ． 【 ２ Ｊ 史 勇， 孙 学 国， 任志浩， 槽 波 地 震勘 探 技 术的 实践 与 应 用 Ｉ Ｊ １ ． 山 东 煤
五、 数 字滤 波
图 ２ 地震 道 频 散 曲线
滤波是去除＿ ｆ扰的有效手段 ， 关键要埘原始资料进行频谱分 析 ， 找 彳 丁 效波和干扰之间的频谱差异 ，然后构造相应的数字滤波器进行 滤 波。对单炮记录中的 一 道进行频散分析， 从频散网上能看到槽 波中典型
矿井勘探槽波地震勘探培训课件
3.不同地质条件下的槽波波场特性
3.2 夹矸厚度变化与频散曲线的关系
夹矸厚度变化与频散曲线变化关系图 （对称模型）
3.不同地质条件下的槽波波场特性
3.3 不同模式槽波的振幅深度分布特征
基阶模式勒夫型 槽波（L波）。
3.不同地质条件下的槽波波场特性
3.3 不同模式槽波的振幅深度分布特征
一阶高阶模式瑞利型槽波（R波）
煤矿需要一种能够有效的保障煤矿安全生产的技术手段。
1.槽波地震勘探的发展历史及现状
槽波最早始于1955年，Evison在新西兰某煤矿首次实验 发现在煤层中形成的勒夫型导波，并预见其可应用于煤 矿井下勘探。
1.槽波地震勘探的发展历史及现状
1963年，Krey的相关工作开辟了这种新的槽波地震探测 方法。之后的几十年间，很多学者陆续开展了槽波地震 勘探的理论和应用研究，使得此方法已经成熟。
矿井勘探技术 槽波地震勘探方法概述
报告内容
1
2
3
4
5
1.槽波地震勘探的发展历史及现状
1.槽波地震勘探的发展历史及现状
背景： 煤矿开采地质条件是关系煤矿安全生产的主要因素。
煤矿生产过程中各种事故、灾害频发。煤层中的地质异 常是诱发灾害事故的直接因素，其包括小断层、陷落柱、 冲水采空区和废弃巷道等。
◇小断层、◇陷落柱、◇充水老窑、◇冲刷带、 ◇煤层尖灭、◇煤厚变化、◇矸石层分布 特点： 1）理论及方法基础清晰、科学研究深入。仅在 2）探测范围大 3）探测精度高：可探测落差1/2~1/3倍煤厚的断层；可探测直 径大于15m的陷落柱。准确率约大于75%。 4）抗干扰能力强：对井下复杂的电流，甚至机械震动都有较 强的适应性。
不同煤层地质条件下的槽波传播情况
地震槽波勘探技术原理
地震槽波勘探技术原理一、槽波原理及特征1.1 槽波形成原理矿井地下工作面指的是开采地下煤矿所设置的开采区域，矿井与各个地下工作面的位置关系如图1所示，由矿井井口可以下到联络巷，从而可以到达地下的各个采煤区域，即不同的工作面。
图 1 矿井及地下工作面位置示意图一个标准的工作面由四面围成，包括左右两侧的回风巷和进风巷（或者运输巷，两条巷道的名字根据矿方命名），与矿井联系的联络大巷，以及切眼。
其中切眼处连接采煤机，从而由切眼向联络大巷回采煤矿。
图2为工作面的平面展布示意图。
一个工作面赋存在地层中间，其上部顶板和下部底板分别由不同岩性的岩石层构成，与工作面内的煤层在地质和物理属性上存在差异。
在工作面回采过程中，一些特殊的地质构造会造成回采风险，威胁人身安全。
因此，提前预知危险地带是煤矿勘探的一个有意义的工作，而独特的工作面赋存状态为该工作提供了契机，我们利用相应的地球物理属性完成勘探工作。
图 2 工作面示意图由理论经验所知，工作面内的煤层纵波速度为1500-2500m/s，密度为1.0-2.0，顶板和底板多为砂岩页岩，其纵波速度大约为2500-3500m/s，密度为2.5-3.5。
顶板底版波阻抗为煤的3-5倍（图3）。
两种高波阻抗介质中夹一层低阻抗介质，而煤层和顶板、底板之间的反射系数很大，一般在0.4-0.6，或者更大，导致煤层中激发的地震波大部分能量在顶、底界面之间来回反射并干涉，从而形成一种特殊的地震波——槽波，形成机理如图4所示。
图 3 煤层与顶底板的波速、密度和阻抗差异图 4 煤层中的波传播，横(s)纵(p)波经过反射、干扰、叠加，形成特殊的导波1.2 槽波的特征槽波为一种柱面波，分为两种类型：（1）Rayligh型槽波，是p波和sv波叠加干涉形成，在x和z方向都有分量，主要为与传播方向一致的z方向；（2）Love 型槽波，主要由顶板反射回的sh波和底板反射回的sh波叠加干涉形成，在x和z方向都有分量，主要为与传播方向垂直的x方向（图5）。
槽波地震勘探在煤矿中应用
槽波地震勘探在煤矿中的应用摘要：概述了槽波地震的勘探方法及基本原理。
利用透射槽波勘探法和反射槽波勘探法来圈定构造所在位置，为采场布置提供依据。
关键词：槽波地震勘探方法试验1 槽波地震勘探方法及基本原理如图1所示，任何一个透射二次波，当他的波速大于入射波速的条件下，只要入射角大于临界角都可能产生全反射。
当多层介质中有一个低速层时，其速度比上下围岩低，它的顶界面都将是一个强反射面。
槽波地震勘探的物理前提是煤层具有槽导性。
在煤系地层中，与围岩相比煤层具有速度低、密度小的特点，煤与围岩的密度、速度比值约为1：1.5～3.0之间，煤的密度一般为1.2～1.5g/cm3，纵波速为1400～2700m/s，横波速为800～1600m/s，而煤层顶底板大多是岩化程度较高的泥岩或灰岩，它们的密度较大，通常2.2～2.8g/cm3，纵波速为1800～5000m/s，横波速为1600～4000m/s，且多数速度值偏高。
在地质剖面中，煤层是一个典型的低速夹层，在物理上构成一个“波导”。
因此，许多煤层与顶底板岩层界面均是高波阻抗。
当煤层中激发的体波包括纵波与横波，激发的部分能量由于顶底界面的多次全反射被禁锢在煤层及其邻近的岩石中（简称煤槽），不向围岩辐射，在煤层中相互叠加、相长干涉，形成一个强的干涉扰动，即槽波。
它以煤层为波导沿煤层向外传播，因此槽波又称煤层波或导波。
槽波勘探方法分为透射槽波勘探法和反射槽波勘探法：1.1 透射勘探法如图2、3所示激发点（炮点）布置在工作面的一个巷道内，数据采集站布置在工作面的另一个巷道内，接收来自炮点的地震透射信息。
主要用于探测煤层的地质结构和内部异常，包括煤层厚度变化，夹矸石分布，大、小断层，陷落柱，剥蚀带，古河床冲刷，岩墙，老窑等，在某些情况下判断煤层内部压力相对变化。
透射法的探测距离是煤层厚度的300倍左右。
1.2 反射勘探法如图4、5所示，炮点和检波器点布设在一条巷道里进行探测，接收的是反射槽波信号。
槽波地震勘探技术的实践与应用
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ ｗ ａ ｖ ｅ ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ Ｒ ｅ ｌ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｆ ａ ｕ ｈ
１ 基本 原 理及 方法
槽 波是一种 地 震波 ， 又 称煤 层 波 或 导波 。在煤
ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍ ｆ ｏ ｒ ａ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｒ ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ，ａ ｆ ａ ｌ ｓ ｅ ａ ｎ ｏ ｍａ ｌ ｙ，ａ ｎ ｄ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｔ ｏ ｅ ｘ ｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｃ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｓ ｔ ｅ ｎ ｔ ，ｃ ｏ ｎ ｆ ｉ ｒ ｍｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ ｗａ ｖ ｅ ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ ａ ｎ ｄ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ，ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｔ ｍｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏｒ ｆ
根 据勘探 目的与布 置方 式 不 同 ， 槽波 勘 探方 法
分为透射法槽波勘探和反射法槽波勘探 。
系地层 中 ， 煤 层 与 围岩 相 比 ， 具 有速 度 低 、 密度 小 的 特点 。在地质剖 面中 ， 煤层 是一个 典型 的低速 夹层 ，
在物理 上构成 一 个 “ 波导 ” 。 因此 ， 煤 层 与顶底 板 岩
关键词
槽 波地 震
反射 界面
断层 文 献 标 识 码 Ｂ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５—２ ８ ０ １ ． ２ ０ １ ４ ． ０ １ ． ７ ３ １ ． ４ ２ ５
槽波地震勘探施工标准.
_______Q/JMJT 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司企业标准Q/SXJMJT X XXX2015槽波地震勘探施工标准Con structi on sta ndards of In-seam Seismic explorati onXXXX- XX XX实施山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司企业标准槽波地震勘探施工标准Con structi on sta ndards of In-seam Seismic explorati onQ/SXJMJT X xxx-2015主编部门：山西晋煤集团技术研究院有限责任公司批准部门：山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司准委员会实施日期：2016年?月？日关于发布山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司企业标准《槽波地震勘探施工标准》的通知为保证槽波探测施工质量，指导施工,由山西晋煤集团技术研究院有限责任公司主编的《槽波地震勘探施工标准》通过公司组织专家会审，现批准为五山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司企业标准，编号为Q/SXJMJT X >O<X-2015，自发布之日起实施，在集团公司槽波探测工程中严格执行。
本标准是根据集团公司2015年科技规划要求，在晋煤集团技术中心的组织下，会同晋煤集团技术研究院、各矿总工和集团公司相关专家等，共同完成编制工作。
在编写过程中，编制组进行了充分的调研和试验，总结了国内多年来的工程实践经验，并通专家多次评审，反复修改后，最后经审查定稿。
本标准由晋煤集团技术中心管理及具体解释。
各单位在执行本标准过程中，注意总结经验，积累资料，随时将有关意见和建议反馈给集团公司，以供今后修订时参考。
主编单位：山西晋煤集团技术研究院有限责任公司主要起草人：窦文武、焦阳等主要审核人：付峻青，刘永胜、卫金善、杨新亮、李应平、牟义JViMG1、标准的适用范围本标准规定了晋煤集团所属煤矿井下槽波地震探测施工的操作规范，适用于晋煤集团下属所有矿井，为探清井下地质构造，使用槽波地震仪探测的施工过程。
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：
“无预报遇构造就是事故” 继续推进井下槽波勘探技术 通过槽波、坑透、钻探手段超前查明地质构造
（摘自崔建军、余北建副总经理在2017年煤炭生产及地测防治水工作会议上的讲话）
顶 板
煤 层 底 板
1
3200m/s
2000m/s 3200m/s
2017/7/10
回风顺槽
运输顺槽
宁东基地
黄陇基地
晋中基地
豫西基地
晋东基地 冀中基地
鲁西南基地 两淮基地
1955年，Evison首次激发与接收到由煤层制导的洛夫波 1963年，Krey给出了地震波在煤层中传播的数学公式 1975年，Lagasse和Mason采用数值法估算质点的位移 1978年，Buchanan对Love型槽波的衰减特性进行了研究 1980年，德国WBK开发出SEAMEX-80型防爆数字地震仪 1982年，Krey 等研究了三层模型的槽波衰减性质 1985年，Franssens等人讨论了泄漏振型槽波的影响 1985年，SEAMEX-85型槽波地震仪与ISS处理软件问世 1987年，Kerner和Dresen研究了夹矸及断层对槽波传播的影响 1988年，Cox等进行了Love型槽波地震试验，取得频散数据 1991年，Enru Liu 等研究了裂隙对Love型槽波传播的影响
仪器重量
人员配置 施工效率
主机
采集站 中继站
检波器 爆炸机 传输线
8
2017/7/10
204工作面
204工作面
1.将
拓展为
2.将工作面
拓展为
3.将
工作模式拓展为
4.将检波器“ 将
”拓展为 拓展为
回风顺槽 运输顺槽
巷道
9
工 区 数 据 管 理
2011SR062160
2011SR022415
2011SR020045
：煤层越厚，影响越小
：遵守“一炮三检”要求
1.2m
：压制声波
：正常布设
：采掘间歇
6m 203工作面
1.2m
14
2017/7/10
槽波发育 槽波不发育
回风顺槽 运输顺槽
阶梯状断层
阶梯状断层
雁列式断层
（黑色为槽波解释，红色为实揭断层）
15
2017/7/10
玻璃钢锚杆
钢钎
40cm钢钎
16
中国煤科
2017/7/10
电话：13509182686 邮箱：cjy6608@
98
17
变平点
E13
B55 B53 909.C39
4172400
4172300
粉色坑透结果
黑色槽波解释
4172200
4172100
阳煤集团榆树坡煤业有限公司
槽波探测的阳煤榆树坡模式
陷落柱 揭露点
黑色线条为槽波解释陷落柱、断层（3207面）
断层揭 露点
反射槽波
偏移60米 面积：88965m³ 产量：60万吨
2017/7/10
2011SR020033
2013SR085826
2013SR001359
0
0
100
200
200 400
300
400
600
500 800
600 1000
700
800
1200
30
35
40
45
50
55
60
65
20
30
40
50
60
70
2017/7/10
10
204工作面
204工作面
介休某矿TEM对比处理
朔州某矿TEM对比处理
2017/7/10
11
617000
617100
617200
4172900
4172800
晋北公司：榆树坡矿、碾沟矿 晋南公司：山凹矿 阳煤本部：二矿、五矿、兴裕矿、新元矿、寺家庄
4172700
4172600
81101面反射槽波
81101工作面开采15号煤层，煤层 平均倾角6°，厚度6.5m，标高 366~442m，埋藏深度586~646m， 走向长1673m，倾向宽220m
4172500
957.129 6°
6°
E39 958.138
10°
6° E37 961.118
E32 964.861
E35
964.875
4°
2.8 962.1
17,98
红色回采验证
X6119,35
2.5 E30 963.011
E28 2.5 955.198 8.21掌头
E26 952.675
X68 E24 2.6 944.173
3
1977年，国内学者介绍井下槽波技术 1982年，渭南厂试制出9通道模拟槽波地震仪 1983年，中国矿业大学开发槽波处理微机软件 1985年，煤科总院西安院引进SEAMEX-85仪器 1990年，西安院研制了国内首台槽波数字地震仪 1997年，DYSD-Ⅱ型防爆数字槽波仪出口印度
2008年，义马购置德国SUMMIT-Ⅱ型48道防爆槽波仪 2010年，西安院、中科院、矿大、地大等又开展槽波研究 2013~至今，槽波地震重新开始大范围推广应用
2017/7/10
6
6m 203工作面
1.2m
2017/7/10
7
放炮无需同步，高精度授时与守时； 数据实时采集，存储在采集站硬盘； 井下不需通信，到地面后统一回传； ：适配巷道条件，仪器道数任意扩展。
踏勘、设计、标点 仪器充电、授时 测点布设、炮点作业、收工 数据传输、处理、解释、报告
2017/7/10
运输顺槽
巷道
掘
进
工
断层
作
巷道
面
2
巷道
掘
进
工
断层
作 面
回风顺槽
运输顺槽
运输顺槽
掘
进
面
侧
巷道
帮
回 采 工 作 面
2017/7/10
100
1975~2014年槽波文献统计图
80
60
40
20
0 1975
1980
1985
1990
1995
2000
2005
2010
2015
新疆基地
东北基地
神东基地 晋北基地
陕北基地
2017/7/10
透明区(f=0)：透射能够顺利穿过 半透明区(0<f<h)：透射槽波绕射穿过 不透明区(f>h)：透射槽波将被阻断
槽波透视
白色-坑透、蓝色-瓦斯孔、黑色-槽波、红色-采掘
4
2017/7/10
F1=2.5m
F2=5m
煤层
围岩
断层
槽波正常区
槽波衰减区
槽波缺失区
Z
X
y
5
薄煤带
薄煤带
模拟结果与实测结果对比（左图为实际记录、右图为模拟记录）
8.10掌头 E22 2.8
941.145
E20 2.8 942.059
E18 2.9 942.030
E36
E16 2.6 940.544
E14
预测变平点
5°
E12 B58'
2101回风
E33
4°
960.525 2.8
957.7
2101进风
E31 5°9525..7463
95Байду номын сангаас.7
8.21掌头 E29
946.678 5° 2.9
943.7
8° E27 939.564 2.85
5° 最9低36.7 最低 E25
5° 最高 最高
5° 93E82.3845 2.3 3° 936.5 最低
5° E21
939.877 937.1
E19 2.8 944.821
E17 2.8 941.445
6.30
E15
3.7 946.665
12
2017/7/10
坑透、 槽波、
槽波探测煤厚图 实际回采煤厚图
13
2017/7/10
高家堡41103泄压前应力集中区弹性波扫描
3301辅运顺槽
放炮前探测结果
两次探放测炮结后果探差测值结果 3302工作面
3302皮带顺槽
韩家湾上组煤应力集中探测
薄~厚煤层槽波发育
：反射槽波不太适应
：煤层越软6，m 槽波越好