本溪市东山煤矿采空区的瑞雷波勘察方法应用

摘要

根据国内外工程物探技术的发展，利用瑞雷面波物探技术解决煤矿采空区的勘探问题是发展趋势。瑞雷面波勘探是近年来兴起的一种新的浅层地震勘探方法，由于该方法具有操作简便，探测速度快，对检测场地要求不高，且能一次获得与深度相关的地层瑞雷面波速度参数特点，因而在工程地质勘察和工程质量检测领域得到了广泛的应用。
　　 在煤矿开采后，地下会留下采空区，采空区的垮塌会造成地面下沉、裂缝，毁坏耕地、建筑物等设施，破坏生态环境。地下采空区是工程建设的一大隐患，对其进行高效、准确勘察是很重要的工作。本文以本溪市东山小学旧址采空区为研究对象，利用SE2404EP工程地震仪并采用了瑞雷面波勘探方法（瞬态法）对该地区进行了勘察。并对勘察资料进行了详细的整理分析与研究。首先在瑞雷波理论分析和前人工作的基础上，推导了多层介质中瑞雷波的频散方程，根据工程的实际地质情况，对两层介质模型进行了正演模拟，分析了瑞雷波的频散特性，对采空区的地震波特征进行了分析，研究总结地震数据采集工作方法，在对资料数据进行处理时，采用了Fourier变换、数字滤波、小波分析和相关性分析等。根据采空区的地球物理特征，研究了采空区对瑞雷面波速度及频散曲线的影响，归纳采空区处频散曲线的变化特征。并进行了地质解释，确定了频散曲线的不协调处为疑似采空区的位置。最后，通过疑似采空区进行了工程验证。证明了采空区的存在。说明该方法在浅层煤矿采空区探测中的实用性和有效性，具有较好的应用效果和发展前景。
　　 本文研究得出的结论，探明了煤矿采空区，为消除工程安全隐患，提供了有力的技术支撑。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究现状及发展概况

1.1.1 国内外现状

1.1.2 瑞雷波法的特点及发展方向

1.2 研究目的和意义

1.3 研究内容与拟解决的关键问题

1.3.1 研究内容

1.3.2 拟解决的关键问题

1.4 瑞雷面波研究应用中存在的问题

第二章 采空区瑞雷波勘察方法

2.1 瑞雷波的形成

2.2 瑞雷波的传播及特点

2.3 瑞雷波的频散特性

2.4 采空区的瑞雷波频散曲线

2.5 勘察区概况

2.5.1 仪器选择

2.5.2 测线布置

2.6 采空区的地质条件

2.6.1 工程地质条件

2.6.2 水平采空区的地质特点

2.6.3 倾斜采空区的地质特点

第三章 采空区瑞雷波勘察与正反演算法

3.1 工程勘探方法

3.2 正演分析

3.2.1 层状半空间中的瑞雷波

3.2.2 正演结果分析

3.2.3 瑞雷波速度与泊松比的关系

3.2.4 近似正演算法

3.3 反演分析

3.3.1 瑞雷波法的反演

3.3.2 反演算法

第四章 程序实现

4.1 程序的开发环境

4.1.1 硬件

4.1.2 软件

4.2 频谱分析

4.3 数字滤波

4.3.1 滤波器的响应特性

4.3.2 滤波器设计

4.3.3 傅立叶反变换

4.4 小波分析

4.5 相关分析

4.5.1 相关系数与相关函数

4.5.2 自相关和互相关

4.5.3 功率谱

4.6 频散曲线

4.6.1 瑞雷波频散曲线

4.6.2 相速度-深度频散曲线

4.6.3 曲线拟合

第五章 瑞雷波勘察成果

5.1 资料处理

5.1.1 方法概述

5.1.2 瑞雷面波处理步骤

5.2 解译成果的工程验证

第六章 结论与建议

参考文献

致谢

附录