王 季

(中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司,陜西西安 710077)

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反射槽波探測(cè)采空巷道的實(shí)驗(yàn)與方法

王 季

(中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司,陜西西安 710077)

摘 要:對(duì)利用反射槽波探測(cè)工作面內(nèi)異常構(gòu)造展開實(shí)驗(yàn)研究,針對(duì)實(shí)際井下地震數(shù)據(jù)中反射槽波受直達(dá)槽波與其他波場(chǎng)干擾嚴(yán)重的問(wèn)題,提出了基于最小平方反褶積的反射槽波增強(qiáng)算法和基于徑向道變換的方法壓制直達(dá)槽波與巷道聲波,并用繞射偏移的方法獲得工作面內(nèi)巷道的成像結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:槽波傳播過(guò)程中遇采空巷道能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的反射槽波,通過(guò)處理可獲得采空巷道的成像結(jié)果;反射槽波的傳播距離可達(dá)360 m以上,探測(cè)距離可達(dá)200 m以上。

關(guān)鍵詞:反射槽波;超前探測(cè);采空巷道;井下地震勘探

責(zé)任編輯:韓晉平

王 季.反射槽波探測(cè)采空巷道的實(shí)驗(yàn)與方法[J].煤炭學(xué)報(bào),2015,40(8):1879-1885.doi:10.13225/ j.cnki.jccs.2014.1712

利用井下地震反射波探測(cè)巷道掘進(jìn)工作面前方的異常地質(zhì)構(gòu)造一直是煤礦井下超前探測(cè)方法中的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。與目前常用的直流電法和瞬變電磁超前探測(cè)法相比,井下地震反射波法具有探測(cè)距離遠(yuǎn)、目標(biāo)類型多、分辨率高、不受鐵磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。然而,煤礦井下彈性波的波場(chǎng)成分十分復(fù)雜,地震反射波通常會(huì)淹沒(méi)在后至的其他波場(chǎng)以及相干噪聲中。因此井下地震反射波法的技術(shù)難度較大,阻礙了該方法的應(yīng)用與推廣。

礦井地震波超前預(yù)測(cè)[1]( mine seismic prediction,MSP)是劉盛東等借鑒在隧道工程領(lǐng)域中使用的隧道地震超前預(yù)報(bào)(tunnel seismic prediction, TSP)、真反射層析成像(true reflection tomography, TRT)等技術(shù)[2]提出的可用于煤礦巷道超前探測(cè)的方法。該方法從井下地震波場(chǎng)中分離出傳播速度最快的反射P波,并采用偏移成像技術(shù)探測(cè)異常構(gòu)造。

與MSP不同,反射槽波法主要利用在煤層中傳播的槽波遭遇構(gòu)造后產(chǎn)生的反射槽波來(lái)探測(cè)巷道前方異常構(gòu)造的發(fā)育情況。由于槽波僅在煤層中轉(zhuǎn)播,且能量強(qiáng)、速度低、并具有頻散性。因此反射槽波探測(cè)的處理方法與MSP有很大差別。首先直達(dá)槽波對(duì)反射槽波的影響很大,頻散性使槽波具有較長(zhǎng)的波列,從而使反射槽波淹沒(méi)在直達(dá)槽波的續(xù)至波列中。因此需要壓縮槽波波列以增強(qiáng)反射槽波。其次,槽波沒(méi)有明顯的同相軸,無(wú)法直接疊加成像,而是在煤層所在的平面內(nèi)采用繞射偏移的方法對(duì)反射點(diǎn)成像。

煤礦反射槽波探測(cè)斷層的試驗(yàn)最早由Mason和Buchanan等于20世紀(jì)70年代末在英國(guó)Pye Hill煤礦開展,并提出了延遲求和方法對(duì)斷層成像[3]。Buchanan隨后又提出了動(dòng)態(tài)道集疊加[4]和自適應(yīng)延遲求和[5]對(duì)成像方法進(jìn)行改進(jìn)。Elsen和Schott等于20世紀(jì)80年代末和90年代初在德國(guó)的Rheinland Pattberg和Minister Stein等多個(gè)煤礦內(nèi)開展了反射槽波試驗(yàn),并采用極化濾波與包絡(luò)疊加的方法成像[6]。2007年,Hu和McMechan等將逆時(shí)偏移技術(shù)引入了反射槽波,用模型數(shù)據(jù)對(duì)反射槽波成像進(jìn)行了新的嘗試[7]。中國(guó)的槽波勘探以透射法為主,利用透射槽波速度與能量的差異對(duì)已形成的工作面進(jìn)行層析成像,從而探測(cè)工作面內(nèi)部的異常構(gòu)造[8-9]。對(duì)于反射槽波探測(cè),目前國(guó)內(nèi)尚未見公開的案例發(fā)表。

筆者以實(shí)際采集的井下地震波數(shù)據(jù)為研究對(duì)象,提出基于反褶積的反射槽波增強(qiáng)方法,以及基于徑向道變換的直達(dá)槽波壓制方法,并對(duì)巷道進(jìn)行成像,從而達(dá)到利用反射槽波法探測(cè)采空巷道的目的。

1 反射槽波探測(cè)原理

當(dāng)震源在煤層中激發(fā)時(shí),由于煤層相對(duì)于頂?shù)装鍑鷰r是一個(gè)低速層,大部分彈性波將由于頂?shù)装褰缑骈g的多次反射而被禁錮在煤層中,相互疊加干涉,從而形成槽波[10],如圖1所示。

圖1　槽波的形成與傳播過(guò)程示意Fig.1 Formation and propagation of the in-seam wave

槽波在巷道內(nèi)被激發(fā)時(shí)將沿煤層傳播,當(dāng)遭遇到斷層等具有波阻差異的構(gòu)造時(shí),小部分的槽波會(huì)發(fā)生反射,而被與震源在用一條巷道內(nèi)的檢波器接收到,如圖2所示。

圖2　反射槽波的傳播過(guò)程示意Fig.2 Propagation of the reflected in-seam wave

由檢波器接收的井下地震數(shù)據(jù)中包含多種波場(chǎng)成分。首先到達(dá)的是速度最快的折射縱波,隨后到達(dá)的是折射橫波,在此之后是直達(dá)槽波,最后是聲波。一般情況下,反射槽波的傳播路徑比直達(dá)槽波長(zhǎng),因此反射槽波的到時(shí)要晚于直達(dá)槽波。由于直達(dá)槽波能量很強(qiáng)且具有較長(zhǎng)的波列,使得反射槽波被直達(dá)槽波掩蓋,為了利用反射槽波探測(cè)異常構(gòu)造,首先需要將反射槽波增強(qiáng)。

2 基于反褶積的反射槽波增強(qiáng)

槽波由于頻散而使波列變長(zhǎng),因此增強(qiáng)槽波的方法大多是圍繞著消除頻散現(xiàn)象而提出的,其主要思想是先求出槽波的相速度頻散曲線,再設(shè)計(jì)一個(gè)純相位濾波器,通過(guò)濾波消除或削弱槽波的頻散效應(yīng),“使頻散變頻長(zhǎng)波列再壓縮到一個(gè)較短促的脈沖”[11-12]。然而,實(shí)際數(shù)據(jù)中的槽波由于在被采集之前已經(jīng)歷了多個(gè)帶限系統(tǒng)的濾波,且受到了隨機(jī)噪聲的干擾,其頻散曲線與理論值已有很大差異,通常情況下很難從中提取出有效的相速度頻散曲線。另一方面,純相位濾波器對(duì)頻散曲線的準(zhǔn)確性以及數(shù)據(jù)質(zhì)量要求都很高。依據(jù)頻散曲線構(gòu)建純相位濾波器的方法對(duì)采集條件惡劣的實(shí)際井下數(shù)據(jù)效果并不理想。

為了使算法具有極高的魯棒性并能適應(yīng)工程探測(cè)的需要,筆者采用最小平方反褶積的方法壓縮直達(dá)槽波,增強(qiáng)反射槽波。假設(shè)采集得到的槽波數(shù)據(jù)為d(t),可以看作是震源信號(hào)s(t)經(jīng)過(guò)傳播時(shí)延后,與具有頻散性的濾波器f(τ)褶積再與噪聲e(t)混合的結(jié)果。

式中,x為槽波的傳播距離;vg為槽波的群速度。

反褶積的目的就是尋找一個(gè)反濾波器g(τ),使d(t)經(jīng)過(guò)g(τ)的濾波后,盡量削弱頻散并接近于s′(t)。在L2范式下,就是使d(t)與g(τ)的褶積結(jié)果與s′(t)的誤差平方和最小,即

由式(3)可得到

式中,N為反濾波器g(τ)的長(zhǎng)度;rdd為d(t)的自相關(guān);rds為d(t)與s(t)的互相關(guān)。

將式(4)寫成矩陣形式,有

式中,矩陣A為由觀測(cè)信號(hào)d (t)的自相關(guān)函數(shù)rdd(n)得到的自相關(guān)矩陣,具有Toeplitz矩陣的形式, 即

向量g為反濾波器g(τ)的向量形式;向量b為觀測(cè)信號(hào)d(t)與s′(t)的互相關(guān),即

直接求解方程(5),可得到反濾波器g,并用它對(duì)觀測(cè)信號(hào)d濾波,就可以得到反褶積后的信號(hào)。

在處理實(shí)際數(shù)據(jù)時(shí),逐道選取觀測(cè)信號(hào)d(t),并求出自相關(guān)矩陣A。震源信號(hào)s(t)用最小偏移距的數(shù)據(jù)代替,加上相位時(shí)延后得到與d(t)的互相關(guān)函數(shù)b,然后由式(8)求得反褶積后的信號(hào)。

3 直達(dá)槽波的壓制

經(jīng)過(guò)反褶積后的井下地震信號(hào),其中的直達(dá)槽波成分變得更加集中。為了降低直達(dá)槽波對(duì)成像的影響,需要對(duì)其能量進(jìn)行壓制。地面地震和TSP中實(shí)現(xiàn)波場(chǎng)分離的常用方法是通過(guò)FK變換或τ-p變換,將地震信號(hào)轉(zhuǎn)換到FK域或τ-p域,再利用直達(dá)波與反射波在視速度上的差異,將直達(dá)波從中切除,然后再變換回t-x域。由于P波沒(méi)有頻散且頻率較低,因此有明顯的同相軸。采用FK或τ-p濾波法能夠有效消除直達(dá)P波[13]。然而在井下地震數(shù)據(jù)中,槽波頻帶范圍寬且具有頻散性,使得直達(dá)槽波表現(xiàn)為能量團(tuán)的形式。能量團(tuán)中的同相軸雜亂,采用FK濾波或τ-p濾波等基于速度的濾波方法無(wú)法有效消除槽波能量團(tuán)。另一方面,由于震源是在巷道內(nèi)激發(fā)的,震源產(chǎn)生的聲波在密封的巷道內(nèi)能量很強(qiáng),頻率成分復(fù)雜。因此需要采取一種有效的方法同時(shí)壓制直達(dá)槽波與聲波的能量,突出反射槽波成分。

筆者采用徑向道變換的方法壓制直達(dá)槽波和聲波。徑向道變換將地震道集振幅值從旅行時(shí)-偏移距坐標(biāo)系(t-x域)變換到視速度-偏移距坐標(biāo)系(v-x 域)[14-15]。在v-x域內(nèi),速度低的聲波頻率提高,速度高的直達(dá)槽波頻率降低,視速度在二者之間反射槽波頻率變化不大。因此在v-x域進(jìn)行帶通濾波,再變換回t-x域就可以有效壓制直達(dá)槽波和聲波。

4 反射槽波的偏移成像

槽波的波動(dòng)方程比較復(fù)雜,目前僅有Hu和Mc-Mechan等開展了將逆時(shí)偏移技術(shù)應(yīng)用于槽波的嘗試。除此以外,尚沒(méi)有基于波動(dòng)方程的偏移方法被提出或使用。目前的反射槽波偏移成像方法仍是基于射線理論的,以繞射偏移法為主。

由于槽波僅在煤層中傳播,因此槽波的繞射偏移成像一般在煤層所近似的平面內(nèi)完成。設(shè)P(x,y)為平面內(nèi)一點(diǎn),則該點(diǎn)上的疊加振幅為

式中,N為總炮數(shù);M為檢波器數(shù);A(tij)為第i個(gè)炮集中第j道信號(hào)在tij時(shí)刻的瞬時(shí)振幅;rij為P(x,y)點(diǎn)到第i個(gè)震源點(diǎn)和第j個(gè)接收點(diǎn)的距離的和。

瞬時(shí)振幅可由Hilbert變換求出。對(duì)于某道數(shù)據(jù)d(t),其瞬時(shí)振幅A(t)為

在成像的過(guò)程中,可以根據(jù)探測(cè)目標(biāo)的先驗(yàn)知識(shí)對(duì)式(9)中的瞬時(shí)振幅加權(quán)。比如如果預(yù)先知道斷層的大致走向,則可通過(guò)成像點(diǎn)、震源點(diǎn)、檢波點(diǎn)的三角關(guān)系求出反射面的方位角,由反射面方位角與預(yù)計(jì)斷層方位角的差構(gòu)成權(quán)系數(shù),在式(9)中對(duì)瞬時(shí)振幅加權(quán)求和。通過(guò)這種方法能夠減少其他波場(chǎng)與噪聲的影響,提高特定走向異常構(gòu)造的成像質(zhì)量。

5 探測(cè)實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證本文方法的有效性,筆者在山西朔州大恒煤業(yè)41108工作面的回風(fēng)巷道內(nèi)開展了反射槽波實(shí)驗(yàn),目的是檢驗(yàn)?zāi)芊瘾@得在回風(fēng)巷煤壁內(nèi)激發(fā),沿煤層轉(zhuǎn)播至相距200 m的運(yùn)輸巷后,重新反射回回風(fēng)巷道的反射槽波,以及能否用反射槽波對(duì)運(yùn)輸巷進(jìn)行成像。

41108工作面寬200 m,推進(jìn)長(zhǎng)度790 m,煤層起伏平緩,平均煤厚10.6 m。運(yùn)輸巷與回風(fēng)巷均沿煤層底板掘進(jìn)。探測(cè)施工時(shí),將橫波檢波器安裝在回風(fēng)巷側(cè)幫上,道間距10 m,共60道。震源由200 g硝銨炸藥激發(fā),炮孔深度2 m,安裝炸藥后孔口用炮泥封堵,炮間距30 m,共19炮。炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)盡量靠近巷道頂部。由于巷道沿底板掘進(jìn),巷道頂基本位于煤層1/4煤厚位置處。地震儀選用YTZ3型礦井防爆地震儀,采樣率2 kHz。

采集到的原始單炮數(shù)據(jù)如圖3所示,分別為第1、第16、第19炮數(shù)據(jù)。可以看出直達(dá)槽波與聲波能量較強(qiáng),反射槽波不明顯。

圖4為采用本文所提反褶積方法處理后的結(jié)果,可以看出直達(dá)槽波得到了一定程度的壓縮。同時(shí)被壓縮的還有一組波,如圖中紅色箭頭所示。圖5為根據(jù)炮點(diǎn)與接收點(diǎn)坐標(biāo)繪制的直達(dá)波與反射波時(shí)距曲線,其中藍(lán)色線條是速度為1 250 m/ s的波從炮點(diǎn)出發(fā)直接傳播至接收點(diǎn)所用的時(shí)間;紅色線條是假定工作面內(nèi)部在距離回風(fēng)巷200 m處有一個(gè)與回風(fēng)巷平行的反射面存在,則速度同為1 250 m/ s的波由炮點(diǎn)出發(fā),在反射面發(fā)生反射,再被接收點(diǎn)接收到所用的時(shí)間。藍(lán)色線條與直達(dá)槽波吻合,說(shuō)明槽波速度為1 250 m/ s左右;紅色線條與圖4中箭頭所指波列也基本吻合,由此可以推斷出該組波很有可能是槽波在距離回風(fēng)巷200 m處的運(yùn)輸巷發(fā)生反射而產(chǎn)生的反射槽波。

圖3　原始數(shù)據(jù)Fig.3 Original data

圖4　反褶積后結(jié)果Fig.4 Results of deconvolutions

圖5　時(shí)距曲線與實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)比Fig.5 Contrasting of time-distance curves and real data

為了進(jìn)一步推斷該組波是否為反射槽波,筆者對(duì)其進(jìn)行了頻散分析。首先選取在運(yùn)輸巷放炮并在回風(fēng)巷接收所得到的透射槽波數(shù)據(jù),如圖6(a)所示。圖6(b)是由多次濾波法[11]求出的透射槽波速度頻率譜。41108工作面煤厚10.6 m,煤層橫波速度1 300 m/ s、密度1.6 g/ cm3,圍巖橫波速度2 300 m/ s、密度2.2 g/ cm3。根據(jù)這些巖性參數(shù),正演得到Love型槽波的群速度頻散曲線如圖6(b)中黑色線條所示。從圖6(b)可以看出:群速度頻散曲線的正演結(jié)果與由實(shí)際數(shù)據(jù)求得的速度頻率譜較為吻合;受檢波器接收頻段以及檢波器安裝位置的限制,所采集到的透射槽波主要為L(zhǎng)ove型的1階振型,其主頻為150 Hz,Airy相速度約為1 250 m/ s,基階振型較弱,2階振型稍強(qiáng)。從圖3所示的第1炮數(shù)據(jù)中將直達(dá)槽波和聲波切除,僅保留需要研究的那組波,所得結(jié)果如圖6(c)所示?，F(xiàn)假定工作面內(nèi)部在距離回風(fēng)巷200 m處有一個(gè)與回風(fēng)巷平行的反射面存在,由此確定每一道數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的傳播路徑長(zhǎng)度,再由多次濾波法獲得這組波的速度頻率譜。所得到的速度頻率譜及其與Love型槽波頻散曲線的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖6(d)所示。通過(guò)比較圖6(b)與圖6(d)可以看出:這組波具有與透射槽波相似的主頻和Ariy相速度。因此,可以認(rèn)為這組波就是距離回風(fēng)巷200 m處的運(yùn)輸巷的反射槽波。

圖6　透射槽波與反射槽波群速度頻散曲線對(duì)比Fig.6 Contrasting of dispersion curves of transmitted and reflected in-seam waves

仿照大恒煤業(yè)41108工作面的地質(zhì)情況與物性參數(shù),筆者建立了三維數(shù)值模型。模型大小為X方向800 m,Y方向400 m,Z方向30 m。模型分為3 層,頂板圍巖、煤層、底板圍巖的物性參數(shù),以及煤厚等均與41108工作面的參數(shù)相同。模型中存在2條相距200 m的巷道,并在一條巷道內(nèi)布置炮點(diǎn)和檢波點(diǎn),檢波點(diǎn)間距同樣為10 m。選擇實(shí)際數(shù)據(jù)中第16炮的炮點(diǎn)位置為震源的激發(fā)位置,震源采用雷克子波,主頻為120 Hz。圖7(a)是得到的彈性波數(shù)值模擬的Y分量記錄,其速度頻散譜如圖7(b)所示。經(jīng)過(guò)反褶積后的數(shù)據(jù)以及反射槽波的速度頻散譜如圖7(c),(d)所示。從圖7中紅色圓圈可以看出,反褶積使直達(dá)槽波和反射槽波的波列變短,相位一致性增強(qiáng)。從速度頻率譜的變化也可以看出,反褶積后反射槽波在速度頻散譜上的能量向各階振型的Ariy相位置處收斂,與圖6(b)中理論頻散曲線的Ariy相更接近了。這說(shuō)明反褶積后反射槽波的頻散性減弱了,槽波的Ariy相更加突出。

經(jīng)過(guò)反褶積處理后,直達(dá)波的能量和一致性也得到了增強(qiáng),這會(huì)對(duì)成像帶來(lái)嚴(yán)重干擾。圖8是利用徑向道變換法壓制直達(dá)槽波和聲波的結(jié)果圖。其中圖8(a)是第1炮反褶積后結(jié)果,圖8(b)是將圖8(a)中數(shù)據(jù)用徑向道變換法由t-x域變換到v-x域的結(jié)果,可以看出在v-x域內(nèi)速度低的聲波頻率提高,速度高的直達(dá)槽波頻率降低。選擇合適的參數(shù)進(jìn)行帶通濾波后,再變換回t-x域,得到圖8(c)數(shù)據(jù),其中直達(dá)槽波與聲波得到了有效的壓制。

在壓制直達(dá)槽波的能量后,可利用本文方法對(duì)探測(cè)區(qū)域成像。首先建立一個(gè)X方向700 m,Y方向300 m的成像區(qū),然后對(duì)成像區(qū)內(nèi)每一個(gè)點(diǎn)采用式(9)計(jì)算疊加振幅,偏移速度均取1 250 m/ s,同時(shí)按照入射角對(duì)疊加結(jié)果加權(quán),就可以得到巷道的成像結(jié)果。圖9是成像結(jié)果與41108工作面礦圖的套疊圖,可以看出距離回風(fēng)巷200 m處的較強(qiáng)能量條帶與運(yùn)輸巷位置吻合。另外,實(shí)際回采過(guò)程中在圖中坐標(biāo)(400,50)附近揭露出一個(gè)陷落柱,而在成像結(jié)果上該位置處也有一個(gè)能量較強(qiáng)的區(qū)域與之對(duì)應(yīng)。然而由于直達(dá)槽波的波列經(jīng)過(guò)壓縮和振幅壓制以后仍然較長(zhǎng),能持續(xù)100 ms左右。因此認(rèn)為距離回風(fēng)巷道60 m以內(nèi)的異常,包括這個(gè)與陷落柱對(duì)應(yīng)的異常,可能只是直達(dá)槽波帶來(lái)的干擾。

圖7　反褶積前后的模擬數(shù)據(jù)及反射槽波速度頻率譜Fig.7 Seismograms and velocity-frequency spectrums of deconvolution of simulated reflected in-seam waves

圖8　徑向道變換與濾波結(jié)果Fig.8 Results of radial trace transform and filter

圖9　繞射偏移成像結(jié)果Fig.9 Results of diffract migration

6 結(jié)論與討論

(1)由實(shí)際井下實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以看出,采空巷道可以產(chǎn)生反射槽波,可利用反射槽波探測(cè)同一煤層內(nèi)采空區(qū)的位置和規(guī)模。另外,圖4中第19炮的第1道數(shù)據(jù)仍有較強(qiáng)的反射槽波,此位置處震源點(diǎn)距檢波器已超過(guò)600 m,兩條巷道相距200 m,則根據(jù)三角關(guān)系知槽波從發(fā)生反射到被檢波器接收,傳播距離超過(guò)了360 m。由此可見反射槽波具有很長(zhǎng)的探測(cè)距離,特別適合大范圍內(nèi)的構(gòu)造探測(cè)。

(2)采空巷道的反射槽波經(jīng)過(guò)基于反褶積的增強(qiáng)方法處理之后,能量集中且與時(shí)距曲線吻合程度較高,具有很好的可疊加性,這為產(chǎn)生高質(zhì)量的成像結(jié)果提供了基礎(chǔ)。比如本例中,可在繞射偏移法得到的成像結(jié)果中估計(jì)采空巷道走向,再根據(jù)地面地震方法重新抽道集,再經(jīng)過(guò)NMO、速度分析等操作,可疊加出高質(zhì)量的成像結(jié)果。

(3)本次試驗(yàn)所采集的反射槽波在遠(yuǎn)道較強(qiáng),而在近道很弱。這一現(xiàn)象在其他幾次反射槽波試驗(yàn)中均有不同程度的表現(xiàn)。造成此現(xiàn)象的原因十分復(fù)雜,可簡(jiǎn)單的將槽波看作是從震源出發(fā),在反射點(diǎn)發(fā)生反射后,再被檢波器接收到的一條射線。在反射面上,這條射線從高速的煤層中射向低速的采空巷道內(nèi)的空氣中,其反射過(guò)程受到菲涅爾公式的約束,反射系數(shù)隨入射角的增大而增大,在與巷道垂直時(shí)最小,而在與巷道幾乎平行時(shí)最大。由于這個(gè)現(xiàn)象的存在,在設(shè)計(jì)反射槽波的觀測(cè)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)盡量保持一定的偏移距,這樣才能獲得較好的反射槽波數(shù)據(jù)。

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Experiment and method of void roadway detection using reflected in-seam wave

WANG Ji

(Xi’an Research Institute of China Coal Technology & Engineering Group,Xi’an 710077,China)

Abstract:An experiment on using reflected in-seam wave to detect abnormal geological structure in a working face was conducted.To overcome the interference of direct in-seam wave and other types of waves to the reflected in-seam wave,an enhancement method was proposed based on the least squares deconvolution algorithm to focus the reflected in-seam wave.The radial trace transformation and filtering were used to suppress the direct wave and the sound wave.An image of a roadway in the tested working face was generated by diffract migration.The results show that the reflected in-seam wave can be generated when the propagating in-seam waves encounter with a void roadway and the roadway can be imaged after the data are processed.The propagation distance of the reflected inseam is over 360 m,and the detection range is over 200 m.

Key words:reflected in-seam wave;fore detecting;void roadway;underground seismic exploration

作者簡(jiǎn)介:王 季(1977—),男,陜西西安人,副研究員。Tel:029-81778064,E-mail:wangji@ cctegxian.com

基金項(xiàng)目:國(guó)家科技重大專項(xiàng)資助項(xiàng)目(2011ZX05040-002);科技部科研院所技術(shù)開發(fā)研究專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(2013EG122200)

收稿日期:2014-12-09

中圖分類號(hào):P631.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):0253-9993(2015)08-1879-07