1、第7卷第1期礦業科學學報Vol.7No.12022年2月JOURNALOFMININGSCIENCEANDTECHNOLOGYFeb.2022楊智.李宇.趙飛.等.面波多道分析法精細探測淺部煤層采空區應用研究J.礦業科學學報.2022.7(1):113-122.DOI:ki.jmst.2022.01.011YangZhi.LiYuZhaoFeivetal.Finedetectionofshallowcoalseammined-outareabymultichannelanalysisofsurfacewavesJ.JournalofMiningScienceandTechnology,2022

2、,7(1):113-122.DOI:ki.jmst.2022.01.011面波多道分析法精細探測淺部煤層采空區應用研究楊智巳李宇U,趙飛3,衛紅學3,管建博L2,靳朝彬L2,趙猛1.21.長安大學地質工程與測繪學院.陜西西安710054;2.K安大學西部礦產資源與地質工程教育部重點實驗室.陜西西安710054：3.山西省地球物理化學勘查院，山西運城044000摘要：為精細探測淺部煤層采空區分布范圍，在相移法中引入低頻聚焦因子,提出一種低頻聚焦型相移法，其具有在短接收排列上提取低頻頻散能量的優勢。模擬結果表明：該方法顯著改善了頻散能量在低頻端的聚焦性，擴展了可拾取的頻帶范圍，增大了探測深度，縮短

3、了計算頻散能量所需的排列長度，提高了面波多道分析方法(MASW)的橫向分辨率。淺部煤層采空區實測試驗結果表明：采用低頻聚焦型相移法提取頻散能量，通過MASW方法獲得了高精度的橫波速度水平切片，可以清晰識別出采空區范圍、保安煤柱位置及其兒何形態。證實了低頻聚焦型相移法可提高MASW橫向分辨率的有效性與精細探測淺層煤層采空區的可行性。關鍵詞:煤層采空區;面波多道分析;低頻聚焦型相移法;頻散能量;橫波速度中圖分類號:P315.9文獻標志碼：A文章編號:2096-2193(2022)01-0113-10Finedetectionofshallowcoalmined-outareasbymulticha

4、nnelanalysisofsurfacewavesYangZhi1,2,LiYu1,2,ZhaoFei3,WeiHongxue3,GuanJianbo1,2,JinChaobin1,2,ZhaoMengSchoolofGeologicalEngineeringandGeomatics,Chang*anUniversity,Xi*anShaanxi710054.China;1. KeyLaboratoryofWesternChinaMineralResourcesandGeologicalEngineenngChang*anUniversity,Xi*anShaanxi710054,China

5、;TheInstituteofGeophysicalandChemistryExplorationofShanxi,YunchengShanxi044000,ChinaAbstract:Inordertofinelydetectthedistributionrangeofshallowcoalmined-outareas,alow-frequencyfocusedfactorisintroducedintothephaseshiftmethod,andalow-frequencyfocusedphaseshiftmethodisproposed,whichhastheadvantageofex

6、tractinglow-frequencydispersionenergyonashortreceiverarray.Thesynthetictestresultsshowthatthelow-frequencyfocusedphaseshiftmethodsignificantlyimprovesthefocusofthedispersionenergyatthelowfrequency,extendstherangeoffrequencybandsthatcanbepickedup,andincreasesthedetectiondepth.Meanwhile,themethodshort

7、ensthespreadlengthrequiredtocalculatethedispersionenergy,ensuringthattheMASWmethodhasahighlateralresolution.Therealdataintheshallowcoalmined-outareashowsthatusingthelow-frequency收稿日期：2021-10-29修回日期：2021-11-12基金項目：國家垂點研發計劃（2018丫FC0807803）;陜西省自然科學基礎研究計劃（2019JLM8）;長安大學中央高?；究蒲袠I務費專項資金（300102260203）作者簡介：

8、楊智（1994-）.男.貴州凱里人.碩士研究生.主要從事淺地表面波勘探方面的研究工作。TelE-mail:2019126070通信作者：李宇（1983）,男.湖北孝感人，博士.講師，主要從事淺地表地寇勘探方面的研究工作。TelE-mail:liyupa&Edge.2015.34(11):1360-1364.23 夏江海.高頻面波方法M.武漢:中國地質大學出版社.2015.XiaJianghai.HighfrequencysurfacewavemethodEM.Wuhan:ChinaUniversityofGeosciencesPress,20

9、15.24 ParkCB,MillerRD,XiaJH.MultichannelanalysisofsurfacewavesLJ.GEOPHYSICS,1999,64(3):800-808.25 ParkCB.MillerRD.XiaJH.ImagingdispersioncurvesofsurfacewavesonmultichannelrecordC/SEGTechnicalProgramExpandedAbstracts1998.SocietyofExplorationGeophysicists,1998:1377-1380.26 RixGJ.LeipskiEA.Accuracyandr

10、esolutionofsurfacewaveinversionCRecentAdvancesinInstrumentation.DataAcquisition&TestinginSoilDynamics.ASCE.1991.27 VirieuxJ.P-SVwavepropagationinheterogeneousmedia:velocity-stressfinite-differencemethodJ.GEOPHYSICSJ986.51(4):889-901.28 VirieuxJ.SH-wavepropagationinheterogeneousmedia:velocity-stressf

11、inite-differencemethodEJ.ExplorationGeophysics,1984,15(4):265.29 閆英偉.淺地表高頻面波成像技術研究D.長春:吉林大學,2019.YanYingwei.Researchonhigh-frequencysurfacewaveimagingtechniquefortheshallowsubsurfaceD.ChangchunzJinlinUniversity,2019.30 XiaJH,MillerRD.ParkCB.Estimationofnear-surfaceshear-wavevelocitybyinversionofRayl

12、eighwavesJ.GEOPHYSICS,1999.64(3):691-700.(責任編輯:陳貴仁)focusedphaseshiftmethodinthedispersionenergyextraction,theMASWmethodobtainshigh-precisionhorizontalslicesoftheshearwavevelocityandidentifiestheextentofthemined-outarea,thelocationofthesecuritypillaranditsgeometry.Itconfirmstheeffectivenessofthelow-f

13、requencyfocusedphaseshiftmethodtoimprovethelateralresolutionofMASWandthefeasibilitytodetecttheshallowcoalmined-outareafinely.Keywords:coalmined-outarea;multichannelanalysisofsurfacewaves;low-frequencyfocusphaseshiftmethod;dispersionenergy;shearwavevelocity由于小煤窯的開采，在煤層埋藏較淺的礦區存在大量位置不明的采空區，引起了一系列安全問題.如

14、采空區塌陷、瓦斯聚集、積水等。這些采空區具有隱伏性.對煤礦安全生產構成極大的威脅口F妹熾阪栗中區R有空間分布坎禪性差的符疝.精掀物原存夜成成.地球物理勘探方法在探測煤層采空區方面應用廣泛,主要分為地震與電磁2類方法。在地震類方丫去方面楊彳點義等I認為統彼時小尺住栗空“戚高的片禍率，祥說明繞射就在求中火勘探的nJh雙安等6在地1W間剖面彩異常1.-”的坎1.加3區的地11|性火*18桃紫銀；衛譏,，匕罕1；9frVi地F*體營交電響應的物野1叫利噴政將牡，的出地I也體的KP及其VI麥電釗用高密度電用宰技探#1爆屢呆空區,分斬電鮑率反演新面圖的異常彩奄以及電阻分布等特牡,報新出來空辰塌陪心;丹久久

15、萼1,基于探地雷達的探測原理,分析采空區探測的可行性,給出采空區的雷達反射波響應特征.探討利用探地雷達在強干擾地區精細成像的技術方法。上述2種方法各自存在優勢和局限性。地宸類方法要求反射波或繞射波具有一定的信噪比,而淺層煤層地震數據受淺地表介質的影響較大，往往信噪比較低,還會受到而波的嚴重擾；電磁類方法可能會受到井下、地面、城市環境的強電磁干擾，并面臨高頻電磁波的穿透深度問題。因此，應根據煤層采空區具體的地質特征，綜合考慮不同地球物理方法的特點,選擇合理方法進行探測口幻針對淺層煤層環境地震數據中面波能量強、信噪比高的特點，本文基于而波(瑞利波)開展淺層煤層采空區精細探測方面的研究工作。面波法在

16、探測煤層采空區方面的研究工作開展得較早,20世紀90年代以來，瞬態瑞利而波法被廣泛應用于工程勘探等相關領域。蠣財14自主岫了SWS財而諛多道敢揖栗集灶理拒統井ftttK用十媒in栗空區痛第；依W星等15-16街出.而欲傾散曲伐中的-Z-字形站錚祭低遺央辰出現多11氏理段的靖果；常!充等17的址球物理待征，擺時多帽牌；6璐利波妝術的探制機陽，并分析該方法在找原嫌呆采空區禪弟中的災用性和有效性;Nasscri-MoehaMam博18提出(埴分析法，溟/i!.WihK記錄的偵說袁H律謂倫曉強19心；、曰，前采空區的勘探站果，說明Mt/ill利城12禁探衡采空職忡方法；U2。】提出一種基于面波衍射旅行

17、時方程的簡單方法,可從單炮記錄中檢測到地下空洞；陳昌彥等21分析采空iMIKK地球物理場特征.付隱*1；61利族技木在探制采空HiaiX的可行憐；Rector22介紹了件新的H列坦8方式成打血誠U析或整.井&用采釗1Mt.lRiV了&好的探測濁果。上堞嶗兜:L作祝段推活了而該法在采*!的曲用研兜，攜而在煤房采空&的棉編探測、it羸股劇植度方面仍雷前強研亢工作.thIit/?/.i-UJf和U目早、開柔方式蓊后.導致采空&分布專航、勉國小，因此開nut府國校粉1向分冊*方面的&兄本文通過分析MASW方法橫向分辨率的影響因素.改進提取頻散能量方法，采用短接收排列提高頻散能量在低頻端的聚焦性.從本質

18、上提高MASW方法的橫向分辨率,并對模擬數據與淺層煤層采空區實測數據進行處理分析。1面波多道分析方法MASW方法的實施過程主要分為3個步驟a*：(D基于線性接收排列采集高信噪比的面波數據;對面波數據進行數學變換，提取頻散能量。(2)結合頻散能量極值與趨勢,拾取頻散極值得到頻散曲線。(3)反演頻散曲線，獲得一維橫波速度剖面。對多個一維橫波速度剖面進行插值，形成擬一維橫波速度剖面。一維橫波速度剖面是計算頻散能量所用接收排列下方地層結構的綜合響應，因此接收排列越長，一維橫波速度剖面對地層結構的橫向平均效應越大，即橫向分辨率越低。另外，由于頻散能量的聚焦性與接收排列長度成正相關性.因此步驟(1)中頻散

19、能量計算所需的排列長度與頻散能量中低頻的聚焦性，直接影響MASW方法的橫向分辨率與探測深度。1.1相移法相移，去是Park等25a1998缶撾出的一神提取財波死散阪地的萬法。該方法不懣距接收椅列、討鼻量小、而姓附校式貌故船修提畋效果蝦的優京.而波貌ftt分WffiCftlH間-空伺/-0域的地表id汶換為和木-相速地(廣V)城的眼設Kx為也集裁&.沿時伺，方向偉-蛾*鬼葉麥諂的席枳形式：=A(l)P(x.co)(1)式中為振幅譜;P()為相位譜。在式(1)中，面波各頻率分量被分開,其走時信息包含在相位譜中，因此頻散信息均包含在相位譜P(七。)中。振幅譜包含球面擴散、振幅衰減等信息。相位用指數形

20、式表示，其頻譜可寫成：成為。)=。2項(刃)(2)P-M式中,切為單位距離相位差X。為圓頻率”為頻率分量0對應的相速度小為炮檢距?？紤]球面擴散與吸收衰減對振幅的影響，在X方向進行振幅歸-化處理，然后對式(2)作積分：心仲)=eASXrCdA(3)iAQc)式(3)可理解為某一頻率的波場其相位移動后沿a方向的疊加。對于某一給定頻率(八如果掃描相位們與切相等.即伊=一(4)】知則對積分結果取模耿g會有極大值。根據式(4)將相位e轉換成相速度七由f=co/21,可獲得廣I，域頻散能量圖。%q)代表頻散能量值。通過拾取頻散能量圖的極值,即獲得頻散曲線。1.2頻散能量聚焦因子從物理意義上，式(3)中eK

21、止為相位部分,其中0.v表示向波傳播到炮檢距x處發生的相位變化總量。陸地地震面波一般符合正向頻散特征,0隨頻率的降低而減小，即在炮檢距x定的情況序低頻的相位變化總量0.v比高頻的小，導致在低頻端對掃描相位伊的敏感度降低.進而在低頻端頻散能量聚焦性變差。提高低頻端頻散能量的聚焦性，直接途徑是增大炮檢距(接收排列長度或接收道數)和增大相位差總量。而通過增大炮檢距來提高低頻頻散能量的聚焦性，必然會降低橫向分辨率。在保持炮檢距或接收道數不變的情況下.研究與改善頻散能量在低頻端的聚焦性具有實際意義。給單位距離相位差0加上一個正相位因子T,炮檢距x處發生的相位變化總量(0+r)x變大，式(3)可改寫成：=

22、fe吵Af山(5)A(x,(w)T=colV*式中/為聚焦因子為參考相速度。參考相速度要綜合考慮增大炮檢距X處的相位變化總量與避免高頻發生空間假頻兩個因素，建議在面波群速度與平均相速度范圍內取值。引入聚焦因子提高了Wg在低頻端對掃描相位的敏感度，進而改善了低頻端頻散能量聚焦性。在此稱N性(心為低頻聚焦型頻散能量。由式(5)g可獲得低頻聚焦模式廣U域頻散能量圖。根據式(4)可計算出頻率分量切對應的真實相速度v(,：=二3(6)-r3八、-T經驗法則表明，瑞利波穿透深度接近最大波長的_半26.飪緘電布W持爆松扣技拯收道我不安的情況F.J拊更任紓*的皈散饒虬尚正自帥特虬慚算的球A=%/M會隨之增大。

23、因此，低頻聚焦型相移法在保證橫向分辨率的同時提高了MASW方法的探測深度。2數值模擬地震波場數值模擬是地震勘探的一項重要研究手段。其通過假定的介質模型和對應的物理參數，將彈性波動方程進行離散化求解，模擬地震波在已知介質卜的傳播規律，最終生成地震記錄。對于二維各向同性介質，滿足胡克定律的瑞利波-階速度-應力彈性波方程2181為3/3xdz(A,Z)P(A,Z)Ph：(xrz,f)a公Ozf)y(x,z”)Tdt8a-dzp(x.z)SiGd)“Ki”，)、=E2(xfz)+2/(xrz).+人(x.z)ot=衣“)+2(3ot3xdza：(7)dz道序號圖2正演地震記錄Fig.2Theforwa

24、rdseismicrecord地震記錄中瑞利波能量占據絕對優勢，呈現線性、式中，7xrx,U）、a：（x,z,決6：（x,z”）分別為平面內應力的3個分量汕（x.z/）、從x.z.f）分別為速度的水平分量和垂直分量疽（x.z）、“（x.z）為拉梅常數為密度*（*”）為震源項。震源置于地表.模擬垂向激發，加載震源項到垂向振動v；（x,z,r）0采用橫向各向同性介質替換法來實現模型上部的自由邊界；模型的底部、左右側吸收邊界條件，采用雙軸完全匹配層技術處理邊界反射問題29。為驗證低頻聚焦型相移法增強頻散能量在低頻端的效果，建立3層水平層狀模型，如圖1所示。模型密度為1800kg/m3,第一層厚度10

25、m.縱波速度600ms.橫波速度300m/s;第二層厚度10m.縱波速度800ms.橫波速度400ms：第三層為半20x/m40608020E云3040無限空間,縱波速度1000ms,橫波速度500m/s0差分網格401X201,網格步長Ax=Az=O.25m.即模型長度為100m、深度為50m,時間步長Ar=0.1ms0震源布置于地表（10.0）處,選擇主頻為30Hz的Ricker子波，采樣率0.5ms,記錄時K0.5s。在地表布置40個檢波器，道間距2m,最小偏移距10m.即第1個接收點位于（20,0）。采用時間二階差分和空間十階差分精度的交錯網格有限差分求解上述正演方程,正演地震記錄如圖

26、2所不。p-l.8g/cm,v.=300m/s,%=600m/sp=.8g/cm,v.=400m/s、v,=800m/sp=1.8g/cm,v.=500m/s.vr=1000m/s頻散特性.其群速度約為300ms;體波能量很弱,無法觀察到連續的同相軸。設置相速度范圍50650mJs、速度增量5ms,頻率范圍360Hz、頻率增量0.1Hz,截取前16道（排列長度30m）.分別采用相移法式（3）與低頻聚焦型相移法式（5）提取頻散能量，如圖3所示.其中后者的參考相速度為面波群速度。由圖3（a）可以看出.采用常規相移法提取的頻散能量.解析解與頻散能量極值趨勢相吻合；由排列長度確定的最大波長處的頻率為1

27、1Hz.其相速度為328m/s。由圖3（b）可以看出.采用低頻聚焦型相移法提取的頻散能量，由式（6）轉換解析解得到的亂，與頻散能量極值亦相吻合；由排列長度確定的最大波長處的頻率為5.8Hz,其相速度為174m/so對比可知,低頻聚焦型相移法頻散能量的聚焦性整體優于常規相移法，尤其是低頻端的聚圖I層狀模型焦性得到明顯改善.且低頻從11Hz下降至Fig.IThelayeredmodel5.8Hz0U.S.E)安?rS.EV婪圖(a)常規相移法頻沖血(b)低頻聚焦型相移法(參與相速度為300m/s)從頻散能量圖中分離出5Hz、10Hz、20Hz、30Hz四個單頻成分.進一步分析頻散能量的聚焦性(圖4

28、)。由圖4可以看出，相速度由低到高,單頻的頻散能量曲線總體面貌特征表現為震蕩-主極值-震蕩的變化過程。在5Hz頻散能量曲線圖4(a)中.常規相移法幅值從相速度300m/s開始一直緩慢增大，未出現主極值。而5Hz解析解對應的相速度為420.3m/s,這意味著無法按照極值原則提取正確的相速度。與常規相移法相比，低頻聚焦型相移法在相速度175.1m/s出現主極值，與解析解對應的相一致，這體現了低頻聚焦型相移法較常規相移法具有低頻聚焦的優勢。當頻率增大至10Hz、20Hz、30Hz時，常規相移法的單頻頻散能量曲線分別出現主極值340.1ms、287.8m/s.280.0ms.與解析解相一致.其主極值的

29、尖銳程度隨頻率的增大亦逐漸提高。對比相同頻率頻散能量曲線，低頻聚焦型相移法的主極值始終比常規相移法具有更高的尖銳程度，且與該頻率解析解對應的vZ相-致。數值模擬結果表明:低頻聚焦型相移法不僅增強了頻散能量在低頻端的聚焦性.而且向低頻端擴展了頻散能量。低頻聚焦型相移法不僅提高了MASW方法的橫向分辨率,而且增大了探測深度。20排列長度確定的最大波長圖3頻散能量圖譜Fig.3Dispersionenergyspectrum(a)5Hz單頻(020(d)30Hz機頻常短相移法圖4單頻頻散能最曲線Fig.4Thesinglefrequencydispersionenergygraph3實例分析3.1研

30、究場地概況研究場地選擇晉煤集團古書院礦某處，地貌上屆于黃土丘陵,地形變化較小，現位于晉城市城區。場地內含可采煤層共3層。3號煤層平均厚5.73m.埋深6070m;9號煤層上距3號煤層約53m.平均厚1.55m,埋深110120m;15號煤層上距9號煤層約28m.平均厚2m,埋深140150m。場地3號煤層采空區是本次探測目標，由于該煤層開采時間久遠，基礎地質資料缺失，旦隨著后續9號、15號煤層的開采，采空區范圍不能完全掌握。目前研究場地內建筑物較多，布設測線空間有限，且存在高壓輸電線、臨近省道與施工工地，環境條件復雜，對地震數據采集質量帶來不利影響。3.2數據采集本次采空區探測選用MASW方法

31、。根據場地空間條件.平行布置6條測線(L1L6).方位北東75：測線均勻分布于研究場地.如圖5所示。測線L1L6長度均為140m,測線間最大距離為16.5m(L5與L6線)，最小距離為8m(L2與L3線、L3與L4線)。圖5測線布設Fig.5Thesurveylinelayout地震設備采用ARIES數字地震儀、10Hz自然頻率20DX-10Hz型號檢波器。觀測系統采用固定接收排列，接收道數141.道間距1m.炮點距2m,采樣率1ms.記錄長度Is。因場地具有強振動噪聲與電磁噪聲，為保證地震數據信噪比與探測深度需求,震源選用錘體質量為400kg的強能量夯擊震源車,原始地震記錄如圖6所示。地震記

32、錄中面波發育、能量強、頻散特征明顯,經分析其群速度約300mJs.頻帶寬度360Hz.主頻26Hz。進一步分析而波同相軸,存在多處局部連續性變差與波場紊亂現象,如圖6中紅色虛線圈定范圍.推測可能與地層塌陷和采空區有關。地震記錄中除面波外.還可清晰識別直達波與折射波.前者速度約為550ms.后者速度約為2200m/s。道序珍圖6原始地震記錄及頻譜Fig.6Originalseismicrecordandspectrum3.3數據處理與解釋由丁面波能量強、信噪比高，且與體波初至在時間窗口互不干擾，因此數據預處理僅進行360Hz的帶通濾波。提取頻散能量所用的接收排列長度或接收道數，是MASW方法中的

33、重要參數.直接影響探測深度與橫向分辨率。一般情況下，增大排列長度,頻散能量向低頻拓展，因而可增加探測深度。采取增大排列長度來增加探測深度的方式，其副作用是地下介質的橫向平均效應隨之變大,降低了MASW方法的橫向分辨率。下面討論L2線第1033道、1045道、1057道3種排列長度，即道數與排列長度分別為24道(23m)、36道(35m)、48道(47m)的情況。采用常規相移法式(3)提取頻散能量，設置相速度范圍502000ms,增量5mJs.頻率范圍360Hz,增量0.1Hz0圖7(a)(b)(c)分別顯示了道數為24道、36道、48道的頻散能量圖。頻散能量主要集中于基階模態,高頻至60Hz聚

34、焦性依然良好;低頻端頻散能量的聚焦性受道數影響較大，當道數為24時.低頻聚焦性差，可靠拾取頻率約為13Hz,對應相速度為551ms;增大道數至36時，低頻聚焦性得到改善.可靠拾取頻率降至12.2Hz.對應相速度為606ms二繼續增大道數至48,低頻聚焦性得到持續改善,可靠拾取頻率進一步降至10Hz.對應相速度為718ms0依據半波長準則初步估算，道數為24道、36道、48道的探測深度分別為21.2m、24.8m、35.9m,不能滿足70m的目標煤層探測深度。同時，淺層煤層采空區探測需要MASW方法保持較高的橫向分辨率.因此在道數不增加的情況下,需(弓巨叔翅(弓巨叔翅1525354555頻孫z(

35、a)常規相移法(24道)0007004001008005002002IIb)常規相移法(36道)1525354555頻村Hz(d)低頻聚焦型相移法(36道)51525354555頻率/Hz(c)常燃相移法(48道)圖7頻散能量圖Fig.7Dispersionenergyspectrum部分頻散能量的低頻或高頻不穩定，統一頻散曲線拾取范圍，最小頻率為5.6Hz,最大頻率為40Hz。設置計算頻散能量的排列滾動距為1個道間距(1m),6條測線共計拾取頻散曲線606條(圖8)?？梢?頻散曲線形態相似.相速度范圍為1601570m/so初始速度模型用半波長經驗法則

36、建立。采用等Xia30提出的w/只小&方法反滴在為柚技速度結構。圖9給出65m深度的橫波水平切面圖.速度范圍7001600ms,可以看出高速區與低速區均具有一定的方向性特征。根據煤層采空1015202530354C頻率/Hz圖8頻散曲線Fig.8Dispersioncurves要采用低頻聚焦型相移法進行頻散能量提取,以期提高探測深度。在此,選擇36道作為后續頻散能量提取的計算道數，依據在群速度與平均相速度范圍內取值的經驗,參考相速度設置為500m3.其余參數與常規相移法相同,頻散能量如圖7(d)所示。由圖7(d)可以看出,頻散能量在低頻端的聚焦性得到顯著改善.旦聚焦性良好，可靠拾取頻率降至5H

37、zo根據式(4)計算出為1040ms;依據半波長準則估算.探測深度達到104m,在保證較高橫向分辨率的基礎上，探測深度達到了目標煤層深度要求。區橫波速度呈現低速、保安煤柱橫波速度呈現高速、低速區與高速區兒何特征.結合礦井基礎地質資料進行解釋,圈繪水平切片圖中速度大于1100m/s的高速區為保安煤柱，如圖9中藍色虛線所示；圈定速度低于1100m/s的低速區為采空區.如圖9中紅色虛線所示。根據保安煤柱方向性特征，估算本場地主體采煤方向大致為北西23,這與研究場地所屬采區的實際回采工作面布設方向北西21基本吻合.從而支持了解釋結果的可靠性。-I000.X()()700速度/(ms，II600I500

38、國I40()I300I2001100圖9橫波速度水平切片(深度65m)Fig.9HorizontalsectionofS-wavevelocity(depth65m)4結論本文對常規相移法進行改進，引入低頻聚焦因了,提出了一種低頻聚焦型相移法，該方法具有在短接收排列上提取低頻頻散能量的優勢。模擬數據實驗表明：該方法顯著改善了低頻端頻散能量的聚焦性，擴展了可拾取的低頻頻點，不僅增大了MASW方法探測深度.而且提高了橫向分辨率。應用低頻聚焦相移法于淺層采空區實測數據處理.計算頻散能量的排列長度為35m.達到了目標煤層70m深度的探測需求。實測數據試驗結果表明：MASW方法獲得J高精度的橫波速度水平

39、切片，清晰識別出采空區范圍、保安煤柱位置及其幾何形態,證實了低頻聚焦型相移法提高MASW方法橫向分辨率的有效性與精細探測淺層煤層采空區的可行性，同時亦表明低頻聚焦型相移法與MASW方法在淺層煤層采空區的精細化探測方面具有良好的應用前景。參考文獻劉菁華.王祝文.朱士，等.煤礦采空區及塌陷區的地球物理探查J.煤炭學報,2005,30(6):715-719.LiuJinghua,WangZhuwen,ZhuShi.etal.ThegeophysicalexplorationaboutexhaustedareaandsinkingareaincoalmineJ.JournalofChinaCoalSo

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