槽波地震勘探方法研究

丛丽萍

摘 要：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。

关键词：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。槽波在传播的过程中随着时间的增长能量逐渐减少，造成这一现象的主要原因是在传播的过程中受到扩散、频散等方面的影响。煤层中的槽波出在一个相对封闭的环境内，向外扩散的时候会呈现出圆柱形，随着距离的增长，这种形状的波前则会变得越来越大，而能量则会变得越来越小，也就是振幅和传播的距离呈现出反比的状态。同时因为频散的问题，使得波前的传播距离随着距离的增长呈现出不断散开的状态，使得振幅不断变小。把上面这两点综合起来就是槽波的效应和球面体波相似，振幅则和传播距离成反比。正因为槽波传播有其自身的特征，所以不论是理论收集还是数据成像、地质勘探等方面都应该和其他的探测方法不同。下面具体说一下槽波传播的不同之处。第一，数据的采集比较困难，采集环境比较恶劣，会有很多的干扰因素，能够探测的空间有限，而且探测施工要求比较高。第二，槽波的探测范围比较小，而且探测的目标和探测的方向不一定是一致的，存在着一定的夹角，而这个夹角可以是任意大小。第三，尽可能地解决扩散、频散问题对槽波探测方法的影响。不过槽波地震探测方法由于自身的优势还是能够在一般情况下做好探测工作，效果也是比较明显的。

2 槽波地震勘探方法

槽波地震勘探方法分为透射波法、反射波法和透射波一反射波联合勘探法。

2.1 透射波法

在使用这种方法进行探测的时候，震源通常被布置在采煤工作区域的巷道内部，而检测波则被安置在另一个巷道内部，用来接收炮点的地震信息。在操作的过程中会根据槽波的有无、强弱等参数来判断检测波和震源之间存在的不连续性煤层的异常构造。当煤层的厚度小于异常体的厚度，那么地震波就会被阻隔，接收器就不能够接受到信号；当其尺寸相当于煤层厚度的一半左右时，地震槽波被部分阻断，接收到的透射槽波能量较正常情况有不同程度的减弱。透射波法一般用于探测煤层的地质结构和内部变异，包括煤层厚度变化、夹矸石分布、大小断层、陷落柱、剥蚀带、老窖等，在某些情况下可判断煤层内部压力相对变化。一般来说，透射波能够探测的距离是煤层厚度的三百倍，如果我们假设煤层的平均厚度为四米，那么能够探测的距离就是一千二百米，这基本能够满足当前煤炭地震开采的需要。透射波法在实际应用的过程中由于自身具有操作简单、对数据的处理方式比较简单，而且准确率比较高，受到了一致好评，这也是当前槽波地震勘探中最为常用的一种方法，此外他还能够为资料及数据的解释提供一些有效的参数。影响透射波法探测的因素很多，如震源激发的能量强弱、煤层与其顶、底板围岩的物性差异、煤层厚度、煤层内构造和非构造地质破坏情况、裂隙发育程度、煤层夹矸等。透射波法探测可以判断煤层中地质构造异常的有无，但还没能解决异常的性质和类型的识别，也不能确定异常体准确的几何尺寸。

2.2 反射波法

在使用这种方法进行勘探的过程中，我们可以看到检测波和地震源发出的信号在同一工作面上，能够直接接受到反射信号，这样就可以根据信号的强弱、动力学等相关内容判断出煤层的地震情况。在煤层不连续的区域，当落差越接近煤层的厚度，煤层就会逐渐的被阻隔，这就会使得整个煤层断面前面和后面的密度和参数出现差异，当槽波在传播的过程中，碰到不连续性的煤层就会发生反射现象，如果落差比较小，反射槽波的强度就会比较弱，反正，去强度就会变大。这种方法一般被用在探测煤层内部的断层情况以及侵入岩体情况，效果基本能够满足使用要求。通常情况下，槽波反射法传播的信息能量不是很强，使得记录下来的信噪不是很高。在反射的记录上也很难看到相关性强的同相轴，这主要是因为反射槽波的影响因素很多。例如，断层的结构、岩石的情况、煤层的厚度、地震源的范围等等，都会影响到槽波传输的速度和强度。所以，在使用这种探测方法的时候，应该尽可能的减少噪声和干扰因素的影响，尽最大可能地放大有效信号的传输，提供更多有利的信息，这也是当前地震反射波法需要突破的关键点。

相比其他的探测方法，槽波反射法能够通过煤层的走势和位置就能够做出精确的判断，不过这种方法和上面提到的透射法一样，不能判断出断层的精确落差，造成这一问题的原因是对槽波的信息了解的好不够。

2.3 透射一反射联合勘探法

当确定的炮点是在通风的巷道之内，那么我们就可以把检测波设置在运输巷道之内。通过检测波所接受到的透射波信号以及通风巷道内接受的反射信号就能够做出相应的地震勘查判断。

参考文献

[1]杨真，冯涛，wallg Shugang.0.9 m薄煤层SH型槽波频散特征及波形模式[J].地球物理学报，2010，53（2）：442-449.

[2]杨小慧，李德春，于鹏飞.煤层中瑞利型槽波的频散特性[J].物探与化探，2010，34（6）：750-752.

[3]王伟，高星，李松营，等.槽波层析成像方法在煤田勘探中的应用-以河南义马矿区为例[J].地球物理学报，2012，55（3）：1054-1062.