低频条件下煤岩地震波频散与衰减参数的试验测量与分析

摘要

波速频散和能量衰减等参数对煤炭精细勘探与开发具有重要意义。应力-应变低频测试技术为实现包含地震波频段的跨频段测量提供了策略。针对该技术存在的信号噪声干扰大和测试精度要求高等问题，文中通过系列方法予以优化。以神府、临兴地区的4块煤岩样为例，在低频段(4～1 000 Hz)及不同温度和围压条件下，测试其频散与衰减特性，并借助Chapman模型分析影响因素。结果表明：(1)利用有限冲激响应(FIR)带通滤波器并结合快速傅里叶变换(FFT)等方式，有效提升了信噪比和相位差提取精度，显著改善了设备性能。(2)煤岩弹性参数随围压非线性增加；纵横波速度随围压增大而提高，随温度升高略有降低；衰减峰值随围压增加而降低，随温度升高而增高，且特征频率基本不变。实测数据与Chapman模型的拟合效果良好，验证了该模型的适用性。(3)衰减峰值与煤岩孔隙率及含水饱和度成正比，孔隙率的影响更加显著；流体黏度、渗透率、含水饱和度的变化与弛豫时间相关，是影响频散和衰减特征频率的主因。

关键词

煤 / 岩石物理 / 低频 / 地震波 / 频散特性 / 衰减特性