層狀煤巖彈性波傳播衰減特性試驗(yàn)研究

李全貴，凌發(fā)平，胡千庭，姜志忠，武曉斌，錢亞楠

(1.重慶大學(xué) 資源與安全學(xué)院，重慶 400044；2.重慶大學(xué) 煤礦災(zāi)害動(dòng)力學(xué)與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400044)

0 引 言

基于彈性波傳播理論的微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)被廣泛用于礦井動(dòng)力災(zāi)害預(yù)警、水力壓裂破裂監(jiān)測(cè)等[1]。以水力壓裂為例，水力壓裂致使煤巖層破裂，煤巖層破裂后釋放應(yīng)變能并以彈性波的形式向四周傳播，通過監(jiān)測(cè)這種彈性波可以對(duì)破裂源進(jìn)行定位，從而確定水力壓裂增透范圍。然而，彈性波在實(shí)際煤系地層傳播過程中由于波的擴(kuò)散和介質(zhì)吸收及散射、折射和衰減等原因，彈性波信號(hào)的幅值、頻率等參數(shù)隨著震源距離增加逐漸減小[2-5]，這種衰減規(guī)律在傳感器布置和震源定位中起著重要作用。單層介質(zhì)中彈性波傳播的衰減機(jī)制已有相關(guān)研究：馬昭軍等[4]概括了彈性波的衰減機(jī)制和有關(guān)衰減的基本理論，指出影響煤系地層吸收衰減的主要原因有頻率、品質(zhì)因子等；文獻(xiàn)[5-8]對(duì)彈性波信號(hào)的頻譜特性和頻率衰減進(jìn)行了研究分析；郝召兵等[9]探討了品質(zhì)因子對(duì)彈性波吸收衰減的影響。文獻(xiàn)[10-11]等指出彈性波衰減的原因還包括層狀邊界的接觸方式和介質(zhì)層結(jié)合的緊密程度等。影響彈性波傳播衰減規(guī)律的因素[12-14]還有巖層內(nèi)部結(jié)構(gòu)[15]、煤層和巖層組合比例[16]等，文獻(xiàn)[17-19]通過彈性波動(dòng)方程對(duì)衰減機(jī)制進(jìn)行了深入研究，得到了彈性波幅值衰減的理論方程。在以上研究基礎(chǔ)上學(xué)者進(jìn)行了層狀介質(zhì)中的彈……