煤礦采空區(qū)無源地震探測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種煤礦采空區(qū)無源地震探測方法，所述方法包括在采空區(qū)設(shè)置觀測臺陣，所述觀測臺陣由若干地震儀按照臺陣排布方法排布形成，其中所述臺陣排布方法為：以所述觀測區(qū)域的中心為臺陣圓心，以n個預(yù)定接收半徑為半徑形成n重以所述臺陣圓心為圓心的同心圓環(huán)，在所述臺陣圓心位置布置一臺地震儀，并分別在每一重圓環(huán)上均勻布置三臺地震儀；所述地震儀采集采空區(qū)的微動觀測數(shù)據(jù)，基于所述微動觀測數(shù)據(jù)計算頻率譜和自相關(guān)函數(shù)，擬合貝塞爾函數(shù)，計算相速度得到頻散曲線，反演S波速度結(jié)構(gòu)；基于所述反演S波速度彩色剖面判定煤層采空區(qū)的分布情況。
【專利說明】煤礦采空區(qū)無源地震探測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤礦采空區(qū)無源地震探測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微動的理論基礎(chǔ)由Aki (1957年)和Capon(1969年)提出，即從天然地震信號中提取面波相速度頻散曲線的方法。主要應(yīng)用于探測地下深部結(jié)構(gòu)，應(yīng)用領(lǐng)域涉及地質(zhì)勘察、城市活斷層調(diào)查、工程地基勘察和場地穩(wěn)定性評價及城市建設(shè)等多個領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題，本發(fā)明提供一種對自然界沒有破壞，施工方便且對采空區(qū)的探測效果好的煤礦采空區(qū)無源地震探測方法。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明煤礦采空區(qū)無源地震探測方法，所述方法包括:
[0005]在采空區(qū)設(shè)置觀測臺陣，所述觀測臺陣由若干地震觀測儀按照臺陣排布方法排布形成，其中所述臺陣排布方法為:以所述觀測區(qū)域的中心為臺陣圓心，以η個預(yù)定接收半徑為半徑形成η重以所述臺陣圓心為圓心的同心圓環(huán)，在所述臺陣圓心位置布置一臺地震儀，并分別在每一重圓環(huán)上均勻布置三臺地震儀，所述地震儀采集采空區(qū)的微動觀測數(shù)據(jù)；
[0006]基于所述微動觀測數(shù)據(jù)計算頻率譜和自相關(guān)函數(shù)，擬合貝塞爾函數(shù)，計算相速度得到頻散曲線，反演S波速度結(jié)構(gòu)；
[0007]基于所述反演S波速度彩色剖面判定煤層采空區(qū)的分布情況。
[0008]進一步地，所述預(yù)定接收半徑由采空區(qū)探測的目的層的深度決定，所述預(yù)定接收半徑為采空區(qū)目的層的深度的1/5至1/3。
[0009]本煤礦采空區(qū)無源地震探測方法，與常規(guī)地震勘探技術(shù)相比，無需進行人工激發(fā)，只接收來自自然界的微小振動。本發(fā)明所述的方法借助精密地震記錄儀，布置成以一個中心點和多個半徑的同心圓臺陣，同時接收自然界的微小振動，通過資料處理與分析，計算相速度頻散曲線，反演視S波速度彩色剖面，根據(jù)剖面視速度的變化判定煤層采空情況。
[0010]創(chuàng)造性地采用了地震記錄儀拾取自然界的微小振動，不采用人工激發(fā)作為地震源，對自然環(huán)境沒有任何破壞，不受外界噪聲干擾，施工方便，對采空區(qū)的探測效果良好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明煤礦采空區(qū)無源地震探測方法的觀測臺陣的布置示意圖；
[0012]圖2是本發(fā)明煤礦采空區(qū)無源地震探測方法的流程。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做進一步的描述。
[0014]如圖1至2所示，本實施例煤礦采空區(qū)無源地震探測方法，所述方法包括:[0015]在采空區(qū)設(shè)置觀測臺陣，所述觀測臺陣由若干地震觀測儀按照臺陣排布方法排布形成，其中所述臺陣排布方法為:以所述觀測區(qū)域的中心為臺陣圓心，以η個預(yù)定接收半徑為半徑形成η重以所述臺陣圓心為圓心的同心圓環(huán)，本實施例中設(shè)定了 3個半徑RpR2A3,在所述臺陣圓心位置布置一臺地震儀Stl,并分別在每一重圓環(huán)上均勻布置三臺地震儀，在半徑為R1的圓環(huán)上布置有地震儀Sp S2, S3，在半徑為R2的圓環(huán)上布置有地震儀S4、S5、S6,在半徑為R3的圓環(huán)上布置有地震儀S7、S8、S9。
[0016]所述地震儀采集采空區(qū)的微動觀測數(shù)據(jù)；
[0017]基于所述微動觀測數(shù)據(jù)計算頻率譜和自相關(guān)函數(shù)，擬合貝塞爾函數(shù)，計算相速度得到頻散曲線，反演S波速度結(jié)構(gòu)；
[0018]基于所述反演S波速度彩色剖面判定煤層采空區(qū)的分布情況。
[0019]進一步地，所述預(yù)定接收半徑由采空區(qū)探測的目的層的深度決定，所述預(yù)定接收半徑為采空區(qū)目的層的深度的1/5至1/3。
[0020](I)震源
[0021]常規(guī)地震勘探法一般需要采用炸藥、可控震源等激發(fā)人工源，對地表環(huán)境造成破壞。
[0022]無源地震不用人工激發(fā)震源，僅采用地震記錄儀記錄野外自然界的微小振動(一般振幅為KT4-1O-2Cm,頻率約為)。對環(huán)境無破壞，適合在復(fù)雜人文環(huán)境應(yīng)用。采集用地震記錄儀可采用傳統(tǒng)低頻地震檢波器，也可采用高精度低頻拾震儀，目前采用的拾震儀有國內(nèi)的MD-1臺陣探測儀；日本MTKV-1C微動勘察儀等。
[0023](2)觀測方式
[0024]常規(guī)地震勘探接收排列長度等于或大于最大目的層埋藏深度，探測500m的目的層，則需要布置大于或等于500m長的接收點，工作量大，施工速度慢。
[0025]如圖1所示，無源地震勘探法，是根據(jù)目的層的埋藏深度不同，選擇不同的接收臺陣半徑，通常臺陣半經(jīng)約為目的層深度的1/3-1/5。施工簡單，受外界地形和噪聲影響小。
[0026](3)數(shù)據(jù)處理
[0027]假設(shè)微動是來自各個方向的各向同性波,微動信號在時間和空間上符合平穩(wěn)隨機過程，而且微動中所包含的各種波中面波的一個振動模式占優(yōu)勢，則如圖1所示的圓形觀測陣列上的一點和中心點觀測信號的標(biāo)準(zhǔn)化自相關(guān)函數(shù)方位平均值可以表示為:
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種煤礦采空區(qū)無源地震探測方法，其特征在于，所述方法包括: 在采空區(qū)設(shè)置觀測臺陣，所述觀測臺陣由若干地震觀測儀按照臺陣排布方法排布形成，其中所述臺陣排布方法為:以所述觀測區(qū)域的中心為臺陣圓心，以η個預(yù)定接收半徑為半徑形成η重以所述臺陣圓心為圓心的同心圓環(huán)，在所述臺陣圓心位置布置一臺地震儀，并分別在每一重圓環(huán)上均勻布置三臺地震儀，所述地震儀采集采空區(qū)的微動觀測數(shù)據(jù)；基于所述微動觀測數(shù)據(jù)計算頻率譜和自相關(guān)函數(shù)，擬合貝塞爾函數(shù)，計算相速度得到頻散曲線，反演S波速度結(jié)構(gòu)； 基于所述反演S波速度彩色剖面判定煤層采空區(qū)的分布情況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦采空區(qū)無源地震探測方法，其特征在于:所述預(yù)定接收半徑由采空區(qū)探測的目的層的深度決定，所述預(yù)定接收半徑為采空區(qū)目的層的深度的1/5至 1/3。
【文檔編號】G01V1/20GK103969678SQ201410228623
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】馮西會, 段中會, 許德才, 馬麗, 金溪, 劉江, 沈福斌, 常宇飛, 王星明, 張奮軒, 康荔 申請人:陜西省煤田物探測繪有限公司