專利名稱：基于z分量的透射槽波高密度快速探測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤礦井下地球物理探測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于z分量的透射槽波高密度快速探測方法，用于精細探測回采工作面內(nèi)部小斷層、陷落柱等地質(zhì)異常。
背景技術(shù)：
在煤炭開采過程中，常常因不能準確預(yù)測采掘前方的小構(gòu)造而發(fā)生災(zāi)害事故。隨著機械化采煤技術(shù)的發(fā)展，綜采工作面的生產(chǎn)能力和效益在很大程度上依賴于對小構(gòu)造的查明程度，因為小構(gòu)造的存在會破壞了煤層的連續(xù)性，影響井巷圍巖的穩(wěn)定性，甚至?xí)纬闪己玫膶?dǎo)水通道或瓦斯聚集區(qū)，成為煤安全生產(chǎn)的潛在隱患。近年來，煤礦采區(qū)三維地震勘探技術(shù)基本能夠預(yù)先查明落差5m以上小斷層、直徑30m以上的陷落柱，但這一精度與生產(chǎn)的需求仍然存在較大的差距，為此需要發(fā)展煤礦井下地球物理探測技術(shù)。目前用于煤礦井下的地球物理探測技術(shù)中，槽波勘探是最有效的探測方法之一，·它具有探測距離大、精度高、抗干擾能力強、波形特征較易于識別以及成果直觀等優(yōu)點，尤其在探測精度和距離上明顯優(yōu)于其他煤礦井下物探方法。在槽波地震探測中，由于Love型槽波相對簡單、容易形成，所以目前槽波勘探利用的都是Love型槽波，接收的是x、y兩個水平分量；但是，x、Y雙分量的接收增加了工作量和數(shù)據(jù)處理的難度，且雙分量檢波器安裝需要打孔、定向和充氣等，增加了施工難度，降低了工作效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種只接收垂直z分量，減小了工作量，提高了工作效率3-4倍，提高了探測精度的基于z分量的透射槽波高密度快速探測方法。為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案
一種基于z分量的透射槽波高密度快速探測方法，其特殊之處在于通過以下步驟實
現(xiàn)
(一)數(shù)據(jù)采集
1)激發(fā)采用炸藥震源孔中爆破方式，在巷道側(cè)幫設(shè)置炮點，炮孔打在煤層中心，垂直煤壁方向，孔深2m，孔徑以能放進炸藥為準；雷管采用瞬發(fā)雷管；依次引爆炸藥，連續(xù)放炮；
2)在巷道側(cè)幫布置檢波器，將傳感器用對接頭對接到錨桿露頭上，用螺帽擰緊固定；
(二)數(shù)據(jù)處理
1)首先建立觀測系統(tǒng)，即輸入炮點和檢波點坐標(biāo)；
2)槽波能量擴散補償通過觀測系統(tǒng)采集Z分量槽波，槽波成二維板狀擴散，且有頻散衰減，能量會減弱，槽波能量除以x_5/6，x表示傳播距離，可以補償能量衰減的影響，原始單炮經(jīng)擴散補償校正后，遠距離記錄能量有所加強，波形更加清楚；
3)槽波數(shù)據(jù)分析利用彈性波傳播距離和到達時間，計算縱波、橫波、槽波的速度，并用多重濾波法提取槽波群速度頻散曲線，頻散曲線中速度最低部分對應(yīng)槽波埃里相；
4)帶通濾波采用帶通濾波器，保留槽波埃里相頻率部分，頻率帶通范圍根據(jù)3)步驟中槽波埃里相的頻率范圍選擇，這樣就提高了槽波信噪比；
5)成像通過槽波能量強弱計算槽波透射系數(shù)，采用透射系數(shù)成圖法、振幅CT成像法進行成像；在槽波發(fā)育較差時，采用折射波初至CT成像，即拾取來自頂?shù)装宓恼凵洳ǔ踔習(xí)r間進行CT成像；
(三)資料解釋
采用成像結(jié)果和工作面巷道揭露的地質(zhì)資料相結(jié)合，綜合判定工作面內(nèi)的斷層、陷落柱等地質(zhì)異常的發(fā)育情況，繪出工作面內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造綜合解釋圖。上述的步驟(二)數(shù)據(jù)處理中提取槽波群速度頻散曲線采用多次濾波技術(shù)提取群速度頻散曲線，具體方法為
設(shè)在震源為*的接收點觀 測到的槽波記錄為辦，且令JT(Z)為_的傅氏變換或頻譜，然后用不同中心頻率/f(1=1,2,3)的窄帶濾波器對進行多次濾波,遂得一系列輸出的譜
權(quán)利要求
1.一種基于Z分量的透射槽波高密度快速探測方法，其特征在于通過以下步驟實現(xiàn) (一)數(shù)據(jù)采集 1)激發(fā)采用炸藥震源孔中爆破方式，在巷道側(cè)幫設(shè)置炮點，炮孔打在煤層中心，垂直煤壁方向，孔深2m，孔徑以能放進炸藥為準；雷管采用瞬發(fā)雷管；依次引爆炸藥，連續(xù)放炮； 2)在巷道側(cè)幫布置檢波器，將傳感器用對接頭對接到錨桿露頭上，用螺帽擰緊固定； (二)數(shù)據(jù)處理 1)首先建立觀測系統(tǒng)，即輸入炮點和檢波點坐標(biāo)； 2)槽波能量擴散補償通過觀測系統(tǒng)采集Z分量槽波，槽波成二維板狀擴散，且有頻散衰減，能量會減弱，槽波能量除以x_5/6，x表示傳播距離，可以補償能量衰減的影響，原始單炮經(jīng)擴散補償校正后，遠距離記錄能量有所加強，波形更加清楚； 3)槽波數(shù)據(jù)分析利用彈性波傳播距離和到達時間，計算縱波、橫波、槽波的速度，并用多重濾波法提取槽波群速度頻散曲線，頻散曲線中速度最低部分對應(yīng)槽波埃里相； 4)帶通濾波采用帶通濾波器，保留槽波埃里相頻率部分，頻率帶通范圍根據(jù)3)步驟中槽波埃里相的頻率范圍選擇，這樣就提高了槽波信噪比； 5)成像通過槽波能量強弱計算槽波透射系數(shù)，采用透射系數(shù)成圖法、振幅CT成像法進行成像；在槽波發(fā)育較差時，采用折射波初至CT成像，即拾取來自頂?shù)装宓恼凵洳ǔ踔習(xí)r間進行CT成像； (三)資料解釋 采用成像結(jié)果和工作面巷道揭露的地質(zhì)資料相結(jié)合，綜合判定工作面內(nèi)的斷層、陷落柱等地質(zhì)異常的發(fā)育情況，繪出工作面內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造綜合解釋圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于z分量的透射槽波高密度快速探測方法，其特征在于所述的步驟(二)數(shù)據(jù)處理中提取槽波群速度頻散曲線采用多次濾波技術(shù)提取群速度頻散曲線，具體方法為設(shè)在震源為*的接收點觀測到的槽波記錄為減且令JTC/)為_的傅氏變換或頻譜，然后用不同中心頻率A(i = l = 2 3，…)的窄帶濾波器/T(Z1A)對X(/>進行多次濾波,遂得一系列輸出的譜 ^(/) =Zi)* = 13 2 工… 將其經(jīng)反傅氏變換，得相應(yīng)的一系列時間信號(￡ = 123.…)，分別計算各信號yM的瞬時振幅或包絡(luò)則為為(0=[F3KO式中，是MO的正交地震道或虛地震道，包絡(luò)為 極大值對應(yīng)的時間％是窄帶濾波器中心頻率/f附近的分量震源到接收點的旅行時，于是可算出群速度f/認)二， 選用高斯濾波器
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于z分量的透射槽波高密度快速探測方法。本發(fā)明通過以下步驟實現(xiàn)(一)數(shù)據(jù)采集；(二)數(shù)據(jù)處理首先建立觀測系統(tǒng)，即輸入炮點和檢波點坐標(biāo)，通過觀測系統(tǒng)采集Z分量槽波，然后依次經(jīng)過槽波數(shù)據(jù)分析、帶通濾波、成像；(三)資料解釋采用成像結(jié)果和工作面巷道揭露的地質(zhì)資料相結(jié)合，綜合判定工作面內(nèi)的斷層、陷落柱等地質(zhì)異常的發(fā)育情況，繪出工作面內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造綜合解釋圖。本發(fā)明極大地提高了工作效率，使大跨度工作面(1000m以上)的施工工作可以在8小時內(nèi)完成，在巷道側(cè)幫布置測點，同時接收Z分量槽波信號，提高了射線覆蓋密度，最大可能地采集到更多信息，提高了探測精度。
文檔編號G01V1/28GK102788991SQ20121024456
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者姬廣忠, 江浩, 王季, 程建遠, 胡繼武, 覃思 申請人:中煤科工集團西安研究院