浅埋煤层房柱式采空巷道地震物理模型设计及制作

针对陕北浅埋煤层房柱式采空区探测精度不高的问题,制作地震物理模型进行浅埋煤层房柱式采空区物理模拟研究。按照物理模拟几何尺寸和波阻抗相似比原则设计地震物理模型;进行大量相似材料配比试验,确定低速黄土层相似材料为环氧树脂和硅橡胶(1∶1.2),泥岩相似材料为环氧树脂、硅橡胶和滑石粉(1∶0.2∶0.6),煤层为环氧树脂和硅橡胶(1∶0.4),泥质砂岩相似材料为环氧树脂和滑石粉(1∶0.8),砂岩为环氧树脂和滑石粉(1∶1.2);采用数控雕刻机雕刻煤层采空区及巷道保证高精度,利用浇筑法和粘接法相结合制作采空区夹心层及煤层倒扣浇筑的方法解决采空区巷道内留存空气的模型制作工艺难题,完成了房柱式采空巷道地震物理模型制作。经测量,物理模型的单层形态测量精度为0.2 mm、速度相对误差小于5 %、密度绝对误差为±0.3 g/cm3,满足模型设计要求。      

裂缝介质中不同震源横波分裂现象的数值模拟

采用TTI介质中二维三分量一阶交错网格应力-速度弹性波方程,模拟胀缩源、垂直集中力源、剪切源在垂直裂缝介质中的井间地震波场,分析了不同方位角情况下波场的传播特征,并讨论了横波分裂时的能量分配情况。结果表明:地震波从各向同性介质进入各向异性介质时会观测到快慢横波;在一定方位角的情况下,垂直裂缝介质中会得到快慢横波,这为进一步分析横波分裂特征和地震实际数据提供了依据。      

三维地震物理模拟采集技术及其应用

地震物理模拟建立了地震理论方法研究和实际地震勘探相互联系的桥梁,是弹性波场传播规律研究和处理解释方法验证的重要手段,在油气地震勘探领域发挥了重要的理论支撑作用。由于煤田与油气在地震勘探属性上存有较大差异,且国内外在煤田地震勘探领域尚没有建设成专业的自动化地震物理模拟系统。为此,设计研制了适用于煤田地震勘探的大型专业化三维地震物理模拟系统,主要由运动和控制系统、导轨和传动系统、测量系统、采集系统构成。针对该系统的物理模拟采集问题,研发了单坐标系统高定位精度技术和双坐标系统精度统一技术,实现了测量系统的空间定位精度误差不大于7 μm、双坐标系统具备统一的绝对零点坐标的超于预期的研究目标,并且通过含典型构造的煤田地震物理模拟实验,验证了系统的各项功能。