槽波勘探作为煤矿井下勘探的重要方法,因槽波具有能量强,信噪比高等优点,特别适用于断层探测。基于槽波勘探实现断层性质探测具有重要的研究意义。针对典型煤层不同性质断层构造模型,开展槽波反射和透射频谱和能量特征研究,具有重要的理论意义和实践价值。本文以理论分析、数值模拟、现场试验为研究方法,确定了三维模拟最佳震源,建立了不同倾角,不同落差的断层模型,基于高阶交错网格有限差分算法进行三维空间的数值模拟,并对比分析模拟槽波记录的频谱、频散特征,研究不同类型断层的不同分量反射槽波能量、透射槽波能量特征。研究结果如下:(1)在槽波三维数值模拟中,采用双向平行煤层巷道的震源,可以获得与实际采集最接近的Love型槽波。(2)在反射槽波模拟中,倾角对于槽波频带宽度没有影响,断层倾角小于45°的反射波能量大小相差不大,断层倾角大于45°时,槽波能量变化较大,且能量较高,可以分辨断层倾角。(3)断层落差对不同分量反射槽波的频带宽度不同。X、Y分量反射槽波频带宽度随着断层落差增加而增加,Z分量反射槽波频带宽度随着断层落差的增加而减小。(4)反射槽波的能量随着倾角的增大而增大。在落差1/8倍煤厚到1倍煤厚随着断层落差的增大而增大,2倍煤厚相对于1倍煤厚有一个降低幅度较小。在不同的入射角和不同的频率,1/2倍煤厚以下和1/2倍煤厚以上的能量变化幅度不同,。在X分量中,小于1/2倍煤厚的断层对100-150Hz频率滤波反应较大。大于3/4倍煤厚对150-200Hz频率下降的幅度比其他断层的幅度较大。(5)在透射槽波模拟中,大于45°倾角的断层透射槽波能量高,对槽波的屏蔽作用明显,容易识别。对于小倾角的断层,采用100-200Hz的频率滤波,通过减小断层槽波的能量,增加断层两边槽波的能量差异,使探测效果更加准确。(6)断层落差小于1/2倍煤厚落差断层的三分量槽波能量在入射角0-30°时最大值与最小值能量相差较大,大于1/2倍煤厚落差断层的三分量槽波能量在入射角0-30°时最大值与最小值能量相差较小,且能量较小。断层的落差越大,透射槽波越小,且能量不会增加,导致探测不到断层,经过100-150Hz频率滤波可以实现对小落差断层的识别。该论文有图71幅,表13个,参考文献118篇。