矿井安全生产受前方采空区、断层破碎带等复杂地质因素制约,矿井槽波超前探技术的逐步完善提高了采空边界、断层的探测精度。对矿井槽波探测特性提出了系统的数据处理方法,对比分析了现有观测系统布置方式,提出了二分量SH槽波探测观测系统;依据SH槽波的特性,提出了利用带通滤波结合τ-p域波场分离技术实现波场分离;从而为巷道超前地质预报提供必要的技术支持。

以槽波形成机理及传播规律为基础,进行透射槽波能量分析,探讨了槽波衰减规律,并得出槽波透射与断层断距的关系。在透射能量能穿透工作面的基础之上,采用透射槽波能量层析成像方法对工作面煤层进行成像,得出工作面槽波能量成像构造解释图;根据槽波在煤层中传播的槽波频率变化规律,得到煤层厚度的变化平面图。结果与实际地质资料吻合较好。

反射槽波能够探测煤层中的小构造,但反射槽波信噪比低,探测效果不理想。为改进成像质量,分析了适用于反射槽波的预处理技术,从理论和实际应用两方面,通过三维槽波数值模拟和实际数据处理应用,验证了反射槽波绕射波偏移方法的有效性。结果表明:应用绕射波偏移方法时,需对反射槽波做Hilbert变换,使之适应槽波的特殊情况;绕射偏移时只需要一个速度,槽波速度基本恒定,槽波绕射偏移方法相对地面地震有独特优势。

为了探测工作面内煤层的构造发育情况,利用槽波波速CT成像技术对工作面内的煤层进行CT成像。首先根据每条槽波射线的波速情况,反演出工作面内煤层的物性参数,再通过改进代数重建算法(ART)对工作面中的煤层进行槽波波速CT成像。应用结果表明,工作面内地质构造预测结果与实际情况吻合较好。

高性能槽波地震勘探仪器的研制能够有力推进槽波地震勘探方法在煤矿地质构造勘察等领域的有效应用。通过分析槽波地震勘探实例,对比国内外多款新型槽波地震仪采集站,结果表明:无线遥测式地震仪是槽波地震勘探仪器的主要发展方向;新型采集站都使用有Δ-Σ技术的24位AD转换器,前置增益都是多倍率。地震仪器采集站的性能满足槽波地震勘探需要,但是地震检波器的性能制约了槽波地震仪整机性能的提高。分析6种不同类型地震检波器的原理和性能,目前地震检波器主要是围绕提高灵敏度,拓宽频率响应范围和增强抗干扰能力3个方面进行研究。其中高性能压电式地震检波器在槽波地震勘探中有较好应用前景,进一步介绍了一种压电地震检波器芯体及测试结果。

采用matlab写的煤层槽波频散曲线，模型是对称三层模型，绘制的是LOVE型槽波基阶，一阶和二阶频散曲线。直接可以运行绘图。代码有详细注释。