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摘要
震源是地震记录的源头，是地震勘探的关键部分，直接影响地震信号质量，常规炸药震源在高瓦斯矿井受到了十分严格的管制，因此，亟需研究适合于矿井地震勘探的新型震源。基于此，在突出矿井中厚煤层工作面开展了新型CO2震源的槽波勘探实验，基于理论计算、数值模拟及现场实测等方法，进行了新型CO2震源激发地震信号的运动学及动力学特性研究，结果表明：在异巷激发-接收透射勘探及同巷激发-接收透射勘探地震剖面上均出现典型的纵波、横波及槽波，其中槽波主频最高，振幅能量最强；异巷激发-接收的透射槽波频宽为200～350 Hz,槽波埃里震相约为260 Hz,同巷激发-接收的透射槽波振幅能量集中在250～450 Hz,槽波埃里震相约为280 Hz; 2 kg液态CO2震源理论能量超过140 g的TNT当量；因此，CO2震源激发下地震信号的频率及振幅满足矿井地震勘探需求。相对于巷帮激发的炸药震源而言，CO2震源集中力源的激发方式有利于槽波发育，以及CO2震源具有深孔激发的优势，避开了巷道及围岩松动圈的影响，定向聚能作用于煤。同时，CO2震源激发具有方向性，利用CO2震源聚能方向性优势进行构造精细勘探是下一步重点研究方向；CO2相变致裂技术常被用于煤层卸压增透，借用CO2震源有望实现对掘进工作面前方的瓦斯富集异常、应力变化异常的随掘随探。
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单位土木工程学院; 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室; 中国矿业大学（北京）; 中国矿业大学
