采空区二维超声波物理模型试验研究.pdf

采空区二维超声波物理模型试验研究 赵家福‘ 田钢‘石战结‘ (1吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026 2浙江大学地球科学系 杭州310027) 1前言 矿山地区(尤其是煤矿)采空区会造成地表塌陷、裂缝等地质灾害从而对地表建筑物造成极大的危害，它还 给重大工程建设带来了各种地质疑难和质量检测问题。。本文应用超声波物理模型试验找出采空区的波场特征， 从而为应用地震反射波法探测地下采空区提供依据。由于超声波模型实验是认识和研究地震反射剖面的主要手段， 本文利用超声波模型实验来系统地模拟和研究探测采空区的波场特征。通过建立采空区的地球物理模型和超声波 模型实验，我们可以比较近似的得到实际地下采空区的一些特征，由此来研究地震波在采空区的传播规律，对进 一步更深入的研究工作的开展奠定实验基础。 2采空区物理模型的制作 本次模型实验中以有机玻璃板为模型载体，用以模拟地下的岩土介质；有机玻璃板的纵波速度Vp≈2200m／s 该模型是在有机玻璃板的不同位置打上五个不同孔径的孔来模拟地下不同位置和大小的采空区。孔1的坐标为 3数据采集 本次实验中采用二维模型，利用物理模型自动采集系统采集地震二维数据。主要参数为：采集炮数60，每炮 例尺，转换成实际野外情况为：偏移距80m，道间距8Ⅲ，炮间距16m。转换成SEGY格式后采样间隔记为0．2ms。 4数据处理及结果分析 利用美国堪萨斯地质研究所研制的winseis浅层地震数据处理软件，对所采集的模型数据进行了处理。处理 流程如下：数据格式转换(pms——segy—kgs)—÷数据重抨—》不正常炮道处理—争抽道集—》切除—争速度扫 描分析专动校正专叠加一滤波一反褶积一偏移一最终的叠加剖面 根据处理结果和计算，从单次剖面上，可以清晰看出直达纵波，直达横波；空洞的反射明显，还可以清晰地看 到有机玻璃板底界面的反射。在叠偏剖面上，五个空洞的反射特征为五个水平连续短的反射同相轴，而且洞的直 径越大，同相轴的延续时间就越长。经计算发现同相轴的中心位置正好与模型空洞的中心相吻合。通过综合对比， 采空区模型实验所得到的数据能清晰反映出采空区的波场特征，叠偏剖面能准确反映出五个孔的位置和埋深。 5结论 由实验所得的时间剖面推断的采空区的位置与实际模型相符，从而验证了超声波采空区物理模型试验是有效 的，可信的，可以为实际探测采空区提供进一步的理论依据。尽管模型不能完全反映地下的介质，但通过模型实 验可以大致反映地下真实介质的变化趋势。 参考文献 11l徐萱，甚低频电磁法在隐伏采空区勘察中的应用，河北地质学院学报，17卷，3期，1994年， 12I苏茂鑫等，地下采空区的超声波模型实验研究，吉林大学学报(地球科学版)，第32卷，专辑，2002年 10月。 · · 22l