微动探测技术在采空区识别中的应用

"微动物探方法探测采空区" 在矿产资源开采过程中，采空区的存在不仅对矿山安全构成威胁，还可能引发地质灾害。传统的采空区探测方法，如瞬变电磁法和地震勘探，虽然能提供一定的信息，但它们在实际应用中面临诸多挑战，如施工难度大、数据采集困难等。为了克服这些问题，微动探测技术应运而生，这是一种基于天然震源的新型探测方法。 微动探测的核心在于利用自然环境中的微小振动，例如人类活动、风力、机械振动等，这些振动在地表产生的位移通常在10^-6至10^-3厘米之间。通过记录这些微动信号，可以提取瑞利波的相速度频散曲线，进一步反演地下介质的S波速度分布。S波速度是地震波中剪切波的速度，它反映了地层的弹性特性，对于识别采空区的低速异常特别敏感。 本文介绍了微动探测的两种主要形式：单点微动探测和微动剖面探测。单点微动探测主要依赖于空间自相关法（SPAC法），这是一种处理地震波场的方法，通过分析地震波的时间和空间谱关系，推算出地下结构，特别是采空区的位置。在反演过程中，首先设定一个初始模型，包括地层的层数、S波速度范围和层厚，然后利用遗传算法优化求解，得到最佳的地层模型。 微动剖面探测则是在获取多个微动中心点的面波频散曲线之后，将相速度转化为视S波速度随深度变化的曲线，从而描绘出更详细的地下结构图像。这种方法能够更直观地展示S波速度随深度的变化情况，有助于更准确地识别采空区的分布。 在铜川东坡煤矿的实例中，微动探测在煤层埋深50米左右，探测深度100米的条件下，成功解释出的采空区与地面电法结果一致，验证了微动探测的有效性。这种技术在复杂地形条件下的应用潜力巨大，能够提供更为精细的地下结构信息，对于提升采空区的探测精度和安全性具有重要意义。 微动探测技术作为一种创新的采空区探测手段，凭借其对自然环境影响小、数据采集相对容易的特点，为矿产资源开采安全提供了新的解决方案。结合天然震源的振动信号和先进的数据处理方法，微动探测有望成为未来地质勘探领域的重要工具。