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第25卷5期
中国煤炭地质
Vol 25 No.05
2013年5月
COAL GEOLOGY OF CHINA
Mav.2013
doi:10.3969/.jssm:.1674-1803.,2013.05.13
文章编号:1674-1803(2013)05-0050-05
微动物探方法探测采空区
马丽2,金溪,贺正东
(1.陕西省煤田地质局物探测量队,陕西西安710005;2.国土资源部煤炭墈査与综合利用重点实验室,陜西西安710054
摘要:采空区探测通常采用瞬变电磁法与地震勘探方法,前者采用人工电场,后者采用人工震源,但二者施工难度
大,数据采集也困难。微动探测是从台阵微动记录的垂直分量中提取瑞利波相速度频散曲线,再通过对频散曲线的
反演估算地下介质S波速度,利用其低速异常解释采空区。以铜川东坡煤矿某区的探测为例,在煤层埋深50m左右、
微动探测深度100m的情况下,即解释的采空区与地面电法解释的结果高度一致。
关键词:天然震源;S波速度;频散出线;瑞利波;采空区
中图分类号:P631.4
文献标识码:A
Gob Area Detection through Microtremor Surveying
Ma Li", Jin Xi and He Zhengdong
(1. Geophysical Prospecting and Surveying Team, Shaanxi Bureau of Coal Geological Exploration, Xian, Shaanxi 710005
2. Key Laboratory of Coal Resources Exploration and Comprehensive Utilization, Ministry of
Land and Resources, Xian, Shaanxi 710054)
Abstract: The transient electroma gnetic prospecting and seismic prospecting are used in gob area detection generally, the former
using artificial electric field while the later using artificial seismic source, thus have difficulties in operation and data acquisition. The
microtremor surveying is pickup Rayleigh phase velocity dispersion curves from vertical component of microtremor array records, then
through dispersion curve inversion to estimate round media S wave velocity and using its low velocity anomaly to interpret gob area
Taking a gob area etection in a district in the Dongpo coalmine, Tongchuan as an example, under the conditions of coal buried depth
about 50m, microtremor surveying depth 100m, the result is highly consistent with the result from surface electric method interpreted
Keywords: earthquake source; S wave velocity; dispersion curve; Rayleigh wave; gob area
布范围,SPAC法是把复杂的地震波场作为时间和
对于采空区的物探手段,目前常用的有瞬变虐空间的随机过程,确定地震波的时间和空间频谱关
磁法及地震勘探方法。瞬变电磁法受外界地形、电系,即空间自相关系数作为相速度和频率的函数关
磁场影响较大,体积效应明显,地震探常用的激系,反演地下结构。
发方式为震源药柱激发和可控震源两种:震源药柱1劼探原理
激发层位不易掌握,对自然环境破坏较大,生产安
微动探测祀勘探目的不同,分为单点微动探测
全因素突出;可控震源仪器笨重,受地形制约严重
测深)和微动剖面探测二种。
不适合复杂地形条件施工环境。
1.1单点微动探测原理
本文介绍一种基于天然震源的微动物探方法,
采用空间自相关法-SPAC法从微动记录中提
来进行采空区探测尝试,该方法接收自然界中如人
取瑞雷波并计算各台阵的瑞雷波频散曲线,用个体
类活动、风、机械振动等引起的振动及地表自身振群探索分歧型遗传算法(fCA),由相速度频散曲线
幅位移10-10-ecm的振动信号。来自远方震源的波反演地下S波速度结构。反演计算前先给定初始模
动在传播过程中要经过途中,带有大量与地层介质型,即层数以及各层S波速度及层厚的范围(上限和
特性有关的地球物理信息叫,本文采用由Aki提出的
下限),再从给定范围中求得S波速度结构的最优
空间自相关法(SPAC法)?来求解地下采空区的分
解。流程如图1所示。
作者简介:马丽(1975一),女、,2010年获西安科技大学工程硕士学位
1.2微动剖面探测原理
高级工程师,主要从事地球物理勘探工作
获得各微动中心点的面波频散曲线后,用下式
收稿日期:2013-03-12
直接计算以,可将相速度频散曲线ル-f曲线)转换成
责任编辑:孙常长
视S波速度み随深度的变化曲线(~H曲线),再通