煤礦井下槽波精細探測方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種煤礦井下槽波精細探測方法與傳播特性的研究，利用可控的擴頻震源或振源，向煤系巖層發(fā)射彈性波或電磁波，采用多模相關(guān)接收方法，得到波的精確的走時序列來描述槽波波場特征，利用波在傳播過程中的傳播模式改變和傳播頻率改變的信息，對地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行精細測量，利用這些信息對得到的圖形或圖象進行“染色”處理，從而得到地層的精細結(jié)構(gòu)。本發(fā)明有別于其他井下探測技術(shù)的主要特征是，采用了可控震源或振源將預設的勘探信息調(diào)制到發(fā)射波；采用相關(guān)接收及頻散分析方法，提取地質(zhì)構(gòu)造多波傳播的影響信息。是一種勘測更加精確、更加可靠的煤礦井下槽波精細探測方法。
【專利說明】煤礦井下槽波精細探測方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及到了信息與地球物理領域，特別設計了一種煤礦井下槽波精細探測方法與其傳播特性的研究。
【背景技術(shù)】
[0002]早在1955年，F(xiàn).F.艾維遜就發(fā)現(xiàn)了煤層中的地震槽波，并對槽波用于采礦業(yè)的可能性作了有預見性的肯定。自此以后，基于爆炸震源巷道內(nèi)地質(zhì)探測波場特征的研究文獻開始大量出現(xiàn)，但受技術(shù)水平的限制，文獻主要集中在利用點震源或平面波震源在巷道內(nèi)激發(fā)產(chǎn)生的波場研究。目前，常規(guī)的技術(shù)就是利用多個檢波器檢測在同一個或多個震源條件下，彈性波的波場特征，利用計算機進行地質(zhì)結(jié)構(gòu)反演，得出勘探范圍的地質(zhì)特征圖像和參數(shù)。但因上述方法很少顧及彈性波多個傳播途徑的精細分析，在對小地質(zhì)構(gòu)造進行勘探時，精度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是設計一種煤礦井下槽波精細探測方法。采用經(jīng)過預加重處理的直接序列擴頻調(diào)制波作為探測載波，利用井下型地耦合P波波換能器(揚聲器)或天線發(fā)送信號；利用井下型地耦合P波和S波檢波器(拾音器)或天線接收返回或透射的槽波，對信號進行多徑分離、多模分離和相關(guān)峰處理，根據(jù)得到的相關(guān)峰序列進行槽波波場特征分析；利用波場特征反演得到煤系地層的清晰圖像。
[0004]按照本發(fā)明的煤礦井下槽波精細探測方法與其傳播特性的研究，其特征在于:
(I)使用可控震源或振源產(chǎn)生預加重后的擴頻波進行井下槽波探測。利用相關(guān)接收方法精細分離回波或透射波中各個傳輸路徑中的分量，弄清波在煤系巖層中傳播的精細過程，利用得到的多徑分量來精細描述不同地質(zhì)構(gòu)造的波場特征，從而進行精細地質(zhì)構(gòu)造的分辨。
[0005](2)在井下探測中采用多模接收技術(shù)，并結(jié)合槽波的頻散理論來區(qū)分不同介質(zhì)對傳播中的波的頻率及傳播模式影響。根據(jù)得到的頻散和模式分布參數(shù)反演構(gòu)造的形狀，并判定構(gòu)造的介質(zhì)性質(zhì)。
[0006](3)在基于擴頻可控震源或振源的通過計算機反演地質(zhì)構(gòu)造的同時，利用得到的頻散和模式分布參數(shù)對反演得到的圖像或圖形進行染色。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]通過下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式的詳細描述可進一步理解本發(fā)明的各種目標、特征和優(yōu)點。
[0008]圖1是本發(fā)明透射法槽波勘探系統(tǒng)的框圖。
[0009]圖2是本發(fā)明反射法槽波勘探系統(tǒng)的框圖?！揪唧w實施方式】
[0010]以下結(jié)合附圖描述本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0011]圖1示出了本發(fā)明的透射法槽波勘探系統(tǒng)的組成框圖。經(jīng)過精心選擇的信息碼經(jīng)擴頻調(diào)制后，采用單載波單擴頻碼字點震源探測方法，將調(diào)制波耦合入煤系地層。載波在地層中傳播時被不同的地質(zhì)構(gòu)造調(diào)制。利用接收到的透射波中多徑槽波各分量信號；計算機作為核心單元，具有探測控制、錄波和數(shù)據(jù)分析等功能。利用相關(guān)接收技術(shù)，采用連續(xù)滑動窗，將計算機錄制的各模式槽波信號數(shù)據(jù)與擴頻隨機序列利用相關(guān)濾波器組進行相關(guān)運算，得到分別對應不同模式波的走時序列，并分析信號中的頻譜。以此方法，測得槽波在煤層和其他煤系地層中傳播后波的傳輸模式、路徑和頻散分布。利用計算機進行反演成像，得到被勘探的地質(zhì)結(jié)構(gòu)參數(shù)。
[0012]圖2示出了本發(fā)明反射法槽波勘探系統(tǒng)的組成框圖。選擇特定擴頻序列碼和中心頻點，采用單載波單擴頻碼字點震源探測方法，將調(diào)制波耦合入煤系地層。載波在地層中傳播時被不同的地質(zhì)構(gòu)造調(diào)制。利用接收到的反射波多徑槽波各分量信號；計算機作為核心單元，具有探測控制、錄波和數(shù)據(jù)分析等功能。利用相關(guān)接收技術(shù)，采用連續(xù)滑動窗，將計算機錄制的各模式槽波信號數(shù)據(jù)與擴頻隨機序列利用相關(guān)濾波器組進行相關(guān)運算，得到分別對應不同模式波的走時序列，并分析信號中的頻譜。以此方法，測得槽波在煤層和其他煤系地層中傳播后波的傳輸模式、路徑和頻散分布。利用計算機進行反演成像，得到被勘探的地質(zhì)結(jié)構(gòu)參數(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種煤礦井下槽波精細探測方法與傳播特性的研究，包含以下幾個步驟: (1)采用經(jīng)過預加重處理的選定直接序列擴頻調(diào)制波作為探測載波；以及 (2)根據(jù)上述步驟(I)得到的探測載波，將該載波耦合到需要勘探的地層；以及 (3)根據(jù)上述步驟(2)發(fā)送的信號，接收經(jīng)不同地質(zhì)構(gòu)造調(diào)制后的透射波或反射槽波；以及 (4)根據(jù)上述步驟(3)接收返回的槽波，利用相關(guān)接收技術(shù)，對信號進行載波頻散分析、多傳播路徑分離、多傳播模式分離和相關(guān)峰分析，根據(jù)得到的相關(guān)峰序列進行槽波波場特征分析；以及 (5)根據(jù)上述步驟(4)對槽波波場特征的分析和載波頻散的分析，利用計算機反演生成地質(zhì)圖像并利用頻散和模式參數(shù)染色，得到地質(zhì)構(gòu)造的彩色圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下槽波精細探測方法，其特征是:所述步驟(I)和(2)中，選擇特定擴頻序列碼和中心頻點，得到預加重處理的直接序列擴頻調(diào)制彈性波，采用單載波單擴頻碼字點的可控震源探測方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下槽波精細探測方法，其特征是:所述步驟(2)和(3)中，利用相關(guān)接收技術(shù)，采用連續(xù)滑動窗，將計算機錄制的各模式槽波信號數(shù)據(jù)與擴頻隨機序列利用相關(guān)濾波器組進行相關(guān)運算，得到不同傳播路徑和傳播模式的走時序列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下槽波精細探測方法，其特征是:所述步驟(1)、(2)和(3)中，通過頻譜分析，得到經(jīng)過地質(zhì)構(gòu)造調(diào)制后的載波在不同模式傳播下的功率分配與載波頻率改變的信息。
5.測得槽波在煤層和其他煤系地層中傳播后反射或透射波的傳輸模式、路徑和頻散分布參數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下槽波精細探測方法，其特征是:所述步驟(4)和(5)中，根據(jù)分析結(jié)果，利用計算機進行反演，得到被探測煤系地層的地質(zhì)構(gòu)造的彩色圖像。
【文檔編號】G01V1/40GK103837897SQ201310674241
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】郭銀景, 呂文紅, 孫紅雨, 陸翔, 丁慶安, 衛(wèi)永琴, 吳娜, 王正杰, 衛(wèi)阿盈, 梁泉泉, 張瑞 申請人:山東科技大學