地质透明化工作面内多种异常体的槽波解释方法研究

矿井地质透明化是当前煤矿安全高效开采的新要求,针对复杂地质条件的工作面,槽波探测技术作为常用的物探手段之一,若工作面存在多种地质异常体,其属性无法进行准确的分辨与解释。以山西阳泉某工作面为例,对包含断层、陷落柱、薄煤带、挠曲4种地质异常体的工作面进行了三维波场模拟,分别从数值模型的单炮特征、频谱特征、频散特征进行分析;结合数值模型的纵波振幅与速度、横波振幅与速度、高频槽波振幅与速度以及低频槽波振幅与速度8种类型的CT反演成像,研究了断层、陷落柱、薄煤带、挠曲4种地质异常体在槽波属性上的不同响应特征。结果表明:①断层引起槽波异常的主频及速度与无地质异常的煤层基本一致,横波、高频、低频槽波振幅可以显著识别断层,横波、高频、低频槽波速度可以较显著的识别断层,纵波振幅与纵波速度无法有效识别断层;②陷落柱的单炮特征表现为低阶减弱、高阶增强,横波、高频、低频槽波振幅可以显著识别陷落柱,横波、高频槽波速度可以较显著的识别陷落柱,纵波振幅、纵波速度与低频槽波速度无法有效识别陷落柱;③薄煤带主频基本不变,速度降低,高频槽波振幅与速度、低频槽波振幅与速度可以显著识别薄煤带,纵波速度与横波振幅可以较显著的识别薄煤带,纵波振幅与横波速度无法有效识别薄煤带;④挠曲的频谱中振幅增强,高频槽波振幅与低频槽波振幅可以较显著识别挠曲,其他槽波属性对挠曲的识别均不明显。根据不同地质异常体在单炮、频散、频谱、波场CT成像上的响应特征,实现了槽波异常的地质识别,准确解释了各种地质异常体的形态、位置及大小,为地质透明化工作面的建立奠定了“物质”基础。