采空区地震波场的正演模拟

波场 中引起 响应 ， 以通过识 别这 一地震 响应 来判 别 圈定采 空 区的边界 及 其 分布 范 围。利 用 Ｔｅｓ— 可 ｓｅ ｒｌ 一Ｄ软件 包对各种 类 型和规模 的采 空 区进 行 正 演模拟 ， ａ２ 对得 到 的采 空 区地 震 波 场响 应特 征 进 行 分 析 ， 而得 出理论 上地 震勘探 识别 采 空区的 最小 宽度和 最 小厚 度 。 进
立 了 ２大类 采空 区 的地 质结 构模 型 ， 即以无塌 陷 的空洞 形 式存 在 的采 空 区模 型和 以有塌 陷 的垂 直 “ 三带 ” 结 式 构存 在 的采空 区模 型 。
１ 观 测 系统 参数 （ 见表 １ ）
２ 采 空 区模 型各 地层及 地质 体物 性参数 （ 见表 ２ ） ３ 采 空 区地 质结构 模型
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西部探矿工程
２ １ 年第 １ 期 ０２ ０
采 空 区地 震 波 场 的 正 演 模 拟
冯 冲 ， 君 鹏 董
（． １ 山西省 煤炭地 质 一一 四勘查 院 ， 山西 长 治 ０ ６０ ；２ 西北 有 色地质 勘查局 七 一七 总队 ， ４００ ． 陕西 宝鸡 ７１０ ） ２０４ 摘 要 ： 空 区与未采煤 层 以及 煤层 顶底 板 以及 围岩 具有 一 定规 模 的波 阻抗 差异 ， 一差异会 在 地震 采 这
大学 学报 ： 自然科学版 ，９ ９ ５ ：５ —５． １９ （） ４ ６４ ８
［ ］ 蒋金泉 ， ８ 曲华 ， 刘传孝． 巷道 围岩弱结构灾变 失稳与破 坏 区 域形态 的奇异性Ｅ］ 岩石力 学与 工程学报 ， ０ ５ ２ （ ８ ： Ｊ． ２０ ，４ １ ）
３ ７ —３ ７ ３ ３３ ７ ．
Ｅ］ 苏霞 ， ２ 李仲 奎 ， 彦 良， 急倾 斜 煤层 顶 板垮 落 过程 的 温 等．
ＲＰ Ｆ Ａ数值模 拟研 究 ｒ］ 中 国矿 业 ， ０ ４ １ ： １ ， １— Ｊ． ２ ０ （ ） １１ １ ２
１６ １．
［ ］ Ｓ ａ Ｆ Ｍｏ ｅｉ ｆ ｒｅ ｏ ｋＭａ ｒ ｌ ｉ ｒ ｆ ９ ｈ ｏ ． ｄｌ ｇｏ ｅｐｉ Ｒ ｃ ｔ ｉ ｓｎＴｅｍｓ Ｊ ｎ Ｃ ｎ Ｅ ａ ｏ Ｍａｒ ｌ ｅ ｒｄ ｔ ｎＪ ． ｏ ｕｅ ｎ ｏｔｅｎｃ ，０ ３ ｅｉ ｇａ ａｉ ［］ Ｃ ｍｐ ｔｒ ｄＧｅ－ｅｈ ｉ ２ ０ ， ａＤ ｏ ａ ｓ
３０： ４９ ５５ ． ５ — ５
［］ 胡建华 ， ３ 周科平 ， 古德生 ． 于 Ｒ Ｐ 。 基 Ｆ Ａ２的顶板诱 导崩 落时 变效应数 值模拟 ｌ－ 中国矿业 ，０ ７ １ ） ８—８ －］ Ｊ． ２０ （０ ：６８ ． ［］ 程建圣 ， ４ 梁运培 ， 董钢锋． 井井筒掘进工 作面煤与 瓦斯突 立 出ＲＰ Ｆ Ａ仿真模拟研究 ［］煤矿安全 ，０ ８ ３ ：－． Ｊ． ２ ０ （ ）５７ ［］ 聂荣军 ， ５ 张庆 功 ， 振岭 ， 采 动覆岩 裂 隙演化 规律 Ｒ － 刘 等． Ｆ
ｌ２ １
西部探 矿工 程
２ １ 年第 １ ０２ Ｏ期
参考文献 ：
［ ］ 贾蓬 ， ７ 唐春安 ， 王述红． 巷道层 状岩层 顶板破 坏机理 Ｉ］ 煤 －． Ｊ
炭 学 报 ，０ ６ ３ （ ） １－５ ２０ ， １ １ ：１１．
［］ 唐春安 ， 曾和， 小荷． １ 徐 徐 岩石破 裂过程 分 ＲＦ Ａ￣系统在 Ｐ 。 采场上覆岩层 移动规 律研究 中 的应 用 ［ ］ 辽 宁工程 技术 Ｊ．
波在采空区中可 以进行传播。而且 由于采空区与未采 煤层 以及煤 层顶 底板 以及 围岩 具 有 一定 规 模 的 速度 和 密度 差异也 即波 阻抗差 异 ， 一差 异会 在地震 波场 中引 这
表 １ 采空区模型观测 系统参数表
＊ 收 稿பைடு நூலகம்日期 ：０ ２０ —７ ２ １ —２１
第一作者简介 ： 冯冲（ ９６） 男 （ １ ８一 ， 汉族）吉林 四平人 ， ， 助理工程师， 现从事地球物理勘探管理工作 。
关 键词 ： 空 区； 采 正演模 拟 ； 地震 勘探
中图分 类号 ：３ ５ 文献 标识 码 ： 文章编 号 ：Ｏ４ ５ １（０ ２ １一 ００～ Ｏ Ｐ １ Ａ １０— ７ ６２ １）Ｏ ｌ ６ ４ 很久 以来人们 都 认 为 大面 积 采 空 区 的存 在会 使 介 质 的连续性 遭 到破坏 ， 地震 波无 法在采 空 区内部进 行传 播从 而无法 到达 采空 区 以下 的地 层 ， 无法形 成有 效 的 也 起 响应 ， 我们 可 以通过识 别这 一地震 响应 来判别 圈 定采 空 区的边界 及其分 布范 围 。 针 对煤 田的勘 探 和开采 实践证 明， 空 区存 在 ２种 采 不 同的破坏 形 式 ， 有塌 陷 的采 空 区 和无 塌 陷 的 采 空 即 区， 有塌 陷 的采空 区 由于塌 陷的存 在会对 上覆 岩层 产生
一
反射波传回地面， 所以根据这一原理采空区作为地震盲 区 曾经被地 震勘 探方 法所 回避 ［。 １ ］
然而根 据实 际采 煤 方法 的相 关 理论 和 开 采 实践 可
个影 响范 围 ， 三带 ” 即“ 的存 在 ， 对 以上 理论 总 共 建 针
知， 采空 区 内部并 非严 格 意 义 上 的 真空 介质 ， 多数 采 大 空 区内部都 存在不 同程度 的塌 陷 ， 部分 采空 区还 是水 体 和瓦斯 等气 体 的聚集 地 ， 以根 据 这 一 实 际情 况 ， 震 所 地
Ｐ Ａ数值模拟分析［］ 陕西煤炭 ，０ １４ ：５２ ． Ｊ． ２ １ （ ） ２—７
Ｅ Ｏ Ｓｈ ｄｋ ｌ］ ｃ ｍｉｔｅＲＨ， ａｔｉＥ ．Ｔ ｅ ｌｎ－ｅｍ ｔｅｇｈ ｏ Ｌ ｉ Ｚ ｈ ｏ ｇｔｒ ｓｒｎ ｔ ｆ ａ ｌ ｄ ｂ ｎ ｅ ｒｎｔ ［ ］ Ｉｔ Ｊ Ｒｏｋ Ｍｅｈ ｎ ｃ ａ ｕ ｏ ｎｔｇａ ｉ Ｊ ． ｎ． ． ｃ ｃ．Ｍｉ ｃ ｅ ．Ｓ Ｌ