反射槽波数值模拟：断层落差对能量特征的影响与应用研究

本文主要探讨了含断层煤层反射槽波的数值模拟及响应特征，这是一项针对煤矿井下勘探关键技术的研究。槽波作为一种强大的勘探工具，在煤层中具有传播能量高和传播距离远的优势，特别适用于检测采煤工作面的断层或地质异常。尽管透射槽波勘探技术已广泛应用于煤矿生产，反射槽波的利用近年来逐渐成为研究热点，特别是在预测断层落差方面。 研究者构建了六个不同落差的断层模型，落差值涵盖了煤层厚度的1/8至2倍，目的是探索反射槽波能量与断层落差之间的关系。通过采用高阶交错网格有限差分算法进行三维数值模拟，他们对这些模型进行了详细的反射槽波计算。实验结果显示，当断层落差小于煤层厚度的1倍时，反射槽波能量随落差的增加而增强；然而，当落差超过1倍煤厚，反射槽波能量反而下降。此外，研究发现，不同的断层落差会导致反射槽波能量随偏移距变化的趋势一致，但当落差大于煤层厚度的3/4时，远近偏移距的反射能量会有显著区别。 带通滤波对反射槽波的能量分布有着显著影响，100~150 Hz和150~200 Hz的滤波分别对不同落差条件下反射槽波能量有明显作用。对于落差小于1/2煤厚的情况，低频滤波更有效，而对于落差大于3/4倍煤厚的情况，高频滤波更为关键。因此，基于这些发现，反射槽波能量分布可以作为判断和预测断层落差的重要依据，有助于提高井下勘探的精度和效率。 这项研究不仅深化了我们对含断层煤层反射槽波传播特性的理解，还为优化反射槽波勘探技术，尤其是在复杂地质条件下的应用提供了理论支持。这对于提升我国煤炭行业的勘探技术水平，确保矿产资源的安全开采具有重要的实践意义。