摘要：三维槽波地震物理模拟技术一直以来都是超声地震物理模拟的一个难题,国内外开展的相关工作较少。要成功模拟出love型槽波,需要从槽波波场特征、模型设计浇筑、数据采集系统、固体采集耦合等方面系统考虑。针对三维槽波地震物理模拟成功的关键技术参数分析、发射接收系统关键器件-换能器的性能特征、不同直径换能器组合的激发接收方式、槽波物理模型设计制作以及固体模型数据采集等方面开展试验研究,成功模拟出了特征明显的love型透射槽波。研究结果表明:①模型设计时煤层厚度不能大于30 mm,但必须大于换能器尺寸的2倍以上,且应与探头激发的波长相当,否则无法成功激发出明显的love型槽波;②直径1 mm的点状换能器和直径8 mm的平面换能器,在无负载条件下,从能量传输效率、子波幅频特性等方面对比,平面换能器均优于点状换能器;③点状换能器和平面换能器不同组合方式作为激发、接收点,在铝板和有机玻璃板为负载的综合试验情况下,要在现有设备条件下实现三维槽波物理模拟只能采用平面换能器作为接收点,激发源可任意选择;④平面换能器激发接收的love型槽波信噪比高、艾里相能量强,能清晰分辨模型中断层,而点状换能器激发接收的槽波记录信噪比、艾里相能量较弱,无法识别模型中的构造。

摘要：槽波地震勘探因为具有分辨率高、能量衰减小的特点,在煤矿井下隐伏致灾体的地球物理勘探中已得到了广泛的应用。但现阶段的槽波探测精度尚无法满足矿山智能化的要求。目前,物理模拟多以二维模型条件下的Rayleigh型槽波模拟为主,love型槽波研究较少。为了掌握love型槽波的传播规律,进行了三维槽波物理模拟中的love型槽波研究。首先,通过波动方程和频散曲线分析,研究了love型槽波的波动及质点振动特征;然后以相似性原则为基础,通过构建类比于野外采集的激发、接收、同步装置,搭建了槽波物理模拟平台;随后通过硅橡胶和树脂等材料的配比选择,制作了符合实际地层岩层属性的地震物理模型;最后通过设计的3种典型观测系统,进行槽波超声物理模拟,成功观测到了物理模型中的love型槽波。通过对煤层和围岩中2条测线的波场记录和频散曲线的对比分析,特别是理论曲线的符合程度进一步验证了模拟的有效性。同时,通过对横穿断层和正常煤层的2条测线love型槽波波场的对比发现,断层前后波场频率成分发生了以Airy相为分界的明显转换,而且过断层后槽波能量几乎全部被衰减。研究结果将为后续定量、精细化槽波地震勘探提供采集、处理及解释等方法技术的理论支撑。

摘要：为了研究不同地质条件下煤层love型槽波的频散特征,设计了4种典型二维地震地质模型,即围岩不变而煤厚变化(3,5,10,15和20 m)模型,围岩变化(高速围岩与低速围岩)而煤厚不变(10 m)模型,煤层含有断层(煤厚10 m、断层落差5 m)模型和10 m煤层中夹有5 m×5 m、5 m×10 m、5 m×20 m、5 m×50 m砂体模型等;采用SH波波动方程,对上述模型进行了数值模拟,分析了love型槽波的波场特征,并对正演记录进行了傅里叶变换,计算得到槽波频散图。结果表明:煤厚变化主要影响love型槽波各阶模式频散曲线的能量分布,上下围岩中最小横波速度控制频散曲线的上限,砂体使频散曲线发散,断层对槽波频散影响较小。

摘要：槽波地震勘探技术是识别预测煤层厚度的有效方法,但由于煤矿井下地质条件较为复杂,槽波地震信息解释精度仍亟进一步提高。利用数值模拟技术建立楔形煤层地质模型,并揭示love型槽波在楔形煤层中的传播特性和响应规律,从而为槽波地震勘探技术工程现场实际应用和数据解释提供理论依据。