本课题依托于导师矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地2017年度开放基金项目“基于扩频连续震源的煤矿井下槽波精细勘探方法研究”。旨在分析复杂煤层小构造对槽波传播特性的影响,为基金项目中槽波在实际煤系地层中的探测提供基本理论支持。结合槽波传播理论和通信相关理论,针对煤系地层的信道特点以及煤系地层中的冲刷带和老空区的地质特性,对槽波在含地质异常构造的复杂煤系地层中的传播特性进行了具体的分析。主要完成工作有以下几项:(1)分析了国内外相关方面的研究,介绍了本课题选题背景与意义,介绍槽波的形成及分类等相关理论,并分析煤系地层的槽波特性,简单分析煤层中含有的常见地质异常小构造。为建立三维等效介质几何模型分析槽波传播特性提供理论基础。(2)分析冲刷带与老空区等煤层中典型的地质构造及其形成原因,及其地质信道特点,确定模型参数。分析煤层模型震源信号特点,选定雷克子波作为本次模型震源信号。(3)分析冲刷带对槽波传播的影响。借助COMSOLMultiphysics分别建立煤系地层不含冲刷带的三维等效介质几何模型和含冲刷带的复杂煤层异常构造等效介质几何模型,对槽波进行有限元模拟仿真并对其传播特性进行分析。对煤系地层模型进行了介绍和理论上的推导,并验证模型的合理性。用主频100Hz的雷克子波模拟炸药震源,在两个模型中激发并得到测线点的振动信号,利用MATLAB得到两模型的振幅变化、槽波接收信号图以及煤层总弹性应变能变化和幅频变化等信息,并将信号转化到f-k域观察其功率变化,进而分析冲刷带对槽波传播的影响。(4)分析老空区对槽波传播的影响。借助COMSOL Multiphysics中分别建立煤系地层不含老空区的三维等效介质几何模型和含老空区的复杂煤层异常构造等效介质几何模型,对槽波进行有限元模拟仿真并对其传播特性进行分析。同样用雷克子波在两个模型中激发并得到测线点的振动信号,利用MATLAB得到两模型的振幅变化、槽波接收信号图以及煤层总弹性应变能变化和幅频变化等信息,并将信号转化到f-k域观察其功率变化,对比有无异常构造等效介质几何模型中槽波传播的不同,进而分析老空区对槽波传播的影响。