断层形态对煤层槽波传播特性影响的数值模拟分析

"该论文研究了断层对煤层槽波传播特性的影响，采用有限元数值模拟方法，基于弹性波动理论建立三维煤系地层模型，分析了断层断距和倾角对槽波传播特性的影响。研究发现，断距和倾斜角的增加会增强断层对槽波的阻断效果。对于2m厚的煤层，1.5m的断层会使槽波能量峰值频率升高，出现时间提前，而2.5m的断层则导致槽波能量峰值向低频移动，出现时间延迟。倾斜角增大，波主频降低，主频出现时间延后。0.5m的断层很难准确判断其位置。这些模拟结果对断层形态的槽波探测提供了理论支持，对槽波探测的精细化和信号解释具有重要意义。" 本文详细探讨了断层如何影响煤层中的槽波传播特性，这在地质勘探尤其是煤炭安全开采中具有至关重要的作用。断层作为煤系地层中的常见异常构造，其形态研究有助于提高探测的准确性。作者运用弹性波动理论，构建了三维煤层地质模型，并利用有限元法进行数值模拟，以深入理解断层参数对槽波传播特性的影响。 首先，研究发现断层的断距变化对槽波传播有显著影响。随着断距的增大，槽波在经过断层时受到的干扰增强，表现为槽波能量分布的改变。当煤层厚度为2m时，1.5m的断层会导致槽波能量峰值频率升高，这表明高频成分相对增多，槽波在断层后的出现时间提前。相反，2.5m的断层会使槽波能量峰值向低频转移，出现时间延后，这可能是因为更大的断距导致了槽波的更复杂反射和散射。 其次，断层的倾斜角度也对槽波传播特性产生影响。随着倾斜角的增大，槽波的主频倾向于向低频方向移动，且主频出现的时间点滞后。这表明断层的倾斜可能会导致槽波的传播路径发生变化，增加了槽波传播的复杂性。 此外，对于较小的断层（例如0.5m），槽波记录难以明确显示断层的存在，这为实际的地质探测带来了挑战，需要更精确的探测技术和信号处理方法来识别这类微小的地质结构。 通过有限元法的数值模拟，本研究揭示了断层断距和倾角对煤层槽波传播特性的具体影响，这些发现不仅为断层形态的槽波探测提供了理论依据，也为槽波探测技术的优化和信号解释提供了重要参考。未来的研究可以进一步结合实际地质数据，优化模型参数，提高槽波探测的精确性和可靠性。