CO₂集中力源的地震波场特征及应用

王勃^1,2,3，孙华超²，李兴兴³，邢世雨³，丁昕²

1. 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室2. 中国矿业大学资源与地球科学学院3. 中国矿业大学力学与土木工程学院

摘 要：CO₂震源通过调节泄压头的出气口控制激发方向,实现集中力源的定向激发,克服了传统震源激发方向不可控的难题,然而CO₂集中力源在煤层中激发的三维波场特征尚未揭示。基于此,笔者通过三维数值模拟、物理分析、现场试验对CO₂集中力源进行研究,结果表明:不同集中力源在煤层中激发的地震波场差异显著,通过力学机制分析了均匀模型及煤-岩-煤模型X方向集中力源下多分量不同方向纵波、横波及槽波振幅差异特性,研究了煤层界面对地震波传播的影响机制,进一步解释了煤层内部激发X方向集中力源加载下体波、槽波的波场特征和传播机理。研究发现X方向集中力源在X分量中沿着震源位置的Y方向槽波振幅最强,Y方向集中力源在Y分量中沿着震源位置的X方向槽波振幅最强,Z方向集中力源的Z分量槽波振幅强。因此,X方向集中力源适合回采工作面Love型槽波透射探测,Y方向集中力源适合掘进工作面Love型槽波超前探测,Z方向集中力源适合Rayleigh型槽波勘探。利用X方向集中力源进行了面内透射试验,对多组CO₂集中力源激发多道接收的地震记录进行了槽波能量衰减成像,探钻对比结果验证了CO₂集中力源地震成像结果的可靠性。下一步重点围绕CO₂震源多类型激发条件下的多波多分量地震波场特征开展研究。

关键词：CO₂震源;集中力源;槽波勘探;方向激发;