采空区的地震波场特征

1、采空区的地震波场特征13硕 唐兆建导师：潘冬明主要内容一、概述二、采空区与高速体地震波场对比三、采空区的地震波场编程模拟四、结论一、概述采空区采空区一般一般采空区分为两种采空区分为两种：1、 当开采时间较短或支护措施较充分或者开采面积较小时，其岩层顶板的塑性程度较高并在开采范围内整体保存比较完整，此时采空区对于上覆岩层虽然不可避免地造成了应力状态的变化，但在采空区上覆岩层范围内没有发生显著的位移变化，未引起上覆岩层变动产生塌落、变形，因此采空区以不充水或充水的相对完整的空洞形式保存下来；2、大多数情况下，采空区的实际地质环境无法达到以上所提到的要求，即当开采面积较大或开采时间较长时，采空区在重

2、力和地层应力的综合作用下，采空区上覆岩层会发生坍塌、冒落，从而形成冒落带、裂隙带和弯曲带（三带）等，使得采空区被上层塌落的松散物充填，从而导致塌落带上覆岩层的特性也发生了变化。波的基本原理1、惠更斯惠更斯-菲涅尔原理：菲涅尔原理： 2、费马原理费马原理3、绕射波的绕射波的产生：产生：地震波在地下传播的过程中，遇到局部地质体或者弹性不连续的间断点或者地层岩性的突变点（如地层的间断点、地层的尖灭点或者不整合面的突起点以及断层的棱角点等等），就会在这些突变点处会产生绕射波。也称狭义绕射波。4 4、散射波的产生：、散射波的产生：。地震波在地下岩层中传播过程中，遇到不平滑、粗糙的分界面，界面上凹凸不平的

3、部分的曲率半径与波长相近时，往往产生散射现象，波在界面上以地质体为中心形成向各个方向传播的散射波，在地震记录上形成杂乱而没有规律的反射，散射的结果使地震波的能量分散，振幅衰减，范围很宽，可以在很多接收点接收，它的特征与异常地质体的组分，几何形态等相关。（不好正演模拟）一、概述主要内容一、概述二、采空区与高速体地震波场对比三、采空区的地震波场编程模拟四、结论固定不变的观测系统1、地质体剖面：1000*200；2、偏移距：0；3、跑点数：1；4、检波点：101；5、采样间隔：0.001s；6、采样时间：1.5；Tesseral 2-D软件二、采空区与高速体地震波场对比二、采空区与高速体地震波场对比

4、无异常体单炮记录二、采空区与高速体地震波场对比有异常体的单炮记录（异常体很大）二、采空区与高速体地震波场对比有异常体的单炮记录（异常体较小）小结 电法中有： “高阻体排斥电流，低阻体吸引电流。”地震中应是：“高速体吸引弹性波，低速体排斥弹性波。”二、采空区与高速体地震波场对比二、采空区与高速体地震波场对比RVSP 炮点在200米处 有异常体的单炮记录主要内容一、概述二、采空区与高速体地震波场对比三、采空区的地震波场编程模拟四、结论三、采空区的地震波场编程模拟简述1、地震波在传播过程中，其规律满足波动方程，然而实际岩层的非均匀性，使得波动方程的边界变得非常复杂，难于求解。因此在一定条件下，使用射

5、线理论近似波动理论，使正演模拟过程变得简化；2、在本次编程过程就做了这样的简化（边界理想化），并认为采空区是真空的，波无法传播；3、通过地震波射线追踪方法利用MATLAB程序设计对在采空区存在的情况下产生的折射波、反射波及其传播遇到采空区的速度突变点时产生的折射绕射波、反射绕射波进行模拟，在单独考虑折射波、反射波传播的情况下，分析所产生的绕射波对波场的影响。三、采空区的地震波场编程模拟 采空区的地震模型折射波的时距方程是：三、采空区的地震波场编程模拟 折射波时距曲线方程折射波的绕射波时距方程是：三、采空区的地震波场编程模拟 折射波模拟记录三、采空区的地震波场编程模拟反射波的时距方程是：当反射波

6、传播到达采空区的附近时，以采空区界面的端点A 和B 为新震源产生绕射波，叠加在反射波上，由反射波传播到达采空区界面的端点A 产生的绕射波的时距方程为： 反射波时距曲线方程三、采空区的地震波场编程模拟 反射波时距曲线方程 由反射波传播到达采空区界面的端点B 产生的绕射波的传播路径见图2.7 所示，由于采空区的存在，只有采空区左侧的检波器才能接收到由B 点产生的绕射波，因此当x = d 时，由 B点产生的绕射波的时距方程为：三、采空区的地震波场编程模拟 反射波模拟记录三、采空区的地震波场编程模拟 编程模拟记录主要内容一、概述二、采空区与高速体地震波场对比三、采空区的地震波场编程模拟四、结论四、结论结论1、通过正演模拟对采空区的地震波场特征进行分析学习，与高速体（孤石）的波场对比，找出两种异常体波场的异同点；2、通过简化模型，射线追踪，运用MATLAB编程实现各种类型的波场进行单独模拟，最后通过叠加单波模拟地震记录。不足和以后方向1、对采空