煤炭学报

作者：姬广忠, 吴荣新, 张平松, 郭立全, 胡泽安, 焦文杰,

关键词：煤层, Love槽波, 黏弹, TI介质, 频散, 衰减,

煤层是典型的黏弹各向异性介质，将黏弹性和各向异性两种性质结合起来的槽波研究较少。以弱各向异性煤层为研究对象，应用Thomsen等效介质理论，采用Kelvin-Voigt黏弹性模型，研究了黏弹TI(Transverse Isotropy)介质3层水平层状模型Love槽波频散与衰减特征;推导了3层水平介质的Love槽波频散方程解，可以计算品质因子随频率变化的情况;分析了各向异性参数γ、煤层横波品质因子Qs值变化及煤层Qs随频率变化对Love槽波频散、品质因子和衰减曲线的影响;模拟了煤层Qs=10和Qs=20时三维槽波波场传播过程。得到：TI介质和各向同性介质的槽波品质因子和衰减系数基阶曲线差别小，各向异性参数γ对Love槽波品质因子和衰减系数影响较小;煤层Qs对Love槽波频散曲线影响很小，主要影响槽波品质因子和衰减系数曲线，煤层Qs=10时槽波衰减系数值比Qs=20和30时大很多;目前煤层Qs在0~1 000 Hz内是否随频率变化尚无定论，假设煤层Qs随频率线性减小，各阶槽波品质因子曲线低频部分差异很小，高频部分差异变大，当Qs减小到10时，槽波衰减系数随频率增长很快;对于三维槽波波场，煤层Qs=20时透射Love槽波和基阶Rayleigh槽波能量较强，而Qs=10时这些波衰减很快，对面巷道接收不到，说明实际工程中接收不到这些波的原因很大可能是煤层Qs很小;针对实际工作面探测中接收不到Love槽波和基阶Rayleigh槽波的情况，可以利用速度较高、衰减相对较小的高阶Rayleigh槽波探测。

来源：2021年第2期

《煤炭学报》期刊编辑部

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