专利名称：巷道顶板二维地震勘探方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及地球物理勘探技术，尤其是涉及一种巷道顶板二维地震勘探方法。另夕卜，本发明还涉及一种应用于上述方法中的巷道顶板二维地震勘探系统。
背景技术：
目前，在煤层的开采过程中，尤其是突出煤层的开采过程中，工作面通常采取“一面四巷”布置，也就是一个工作面，四个巷道，在工作面的上顺槽(回风巷)和下顺槽(运输巷)施工之前，先期在工作面的上部垂高20米左右的位置施工顶板高抽巷，在工作面的下 部垂高20米左右的位置施工底板底抽巷，顶板高抽巷和底板底抽巷用于对工作面空间瓦斯气体进行抽放，保证煤矿开采工作安全进行。随着煤矿开采深度不断增大，开采地质条件变得越来越复杂，各种勘探地质资料相对较少，因此对煤层开采过程的预报能力降低，由于缺少科学的勘测数据为生产作业服务，因而容易造成煤矿开采作业事故。现有的二维地震勘探方法为地表二维地震勘探方法，具体方法是，通过人工在地表激发地震波，地震波在岩层和煤层中传播时发生反射，然后在地表采集地震波数据，获取探测空间的二维地震剖面，通过对二维地震剖面的分析解释得到目的层位特征及其它地质条件。但是，由于地震波在地下介质中传播时，部分地震波的能量被吸收和散失，突出表现在地震波的高频成分随着传播距离的增加而衰减，因此，采用地表二维地震勘探方法采集的地震波数据，数据量较少且地震波传播条件非常复杂，最终获取的数据对小构造判断能力低，不能有效地指导煤层开采作业。
发明内容
本发明实施例提供一种巷道顶板二维地震勘探方法及系统，用以解决现有技术中的缺陷，利用巷道空间条件，能够提高对小构造的判断能力，为煤矿开采工作提供有效可靠的地质资料数据，降低开采过程中的潜在危险，提高了开采作业的安全性。本发明提供的巷道顶板二维地震勘探方法，包括地震波数据采集；震源发出地震波信号，多次覆盖观测系统接收地震波信号；地震波数据处理；获取巷道顶板15-50米内有效的二维地震剖面；地质构造分析解释；分析解释巷道顶板上部煤层赋存及地质构造情况；所述地震数据采集包括在巷道顶板和侧帮布置多次覆盖观测系统；获取多次覆盖观测系统地震数据；所述地震数据处理包括所述多次覆盖观测系统接收地震波信号，实施巷道校正处理、数据预处理、偏移叠加处理和时频分析处理，获得有效的巷道顶板岩煤层地震剖面及频谱剂面。本发明还提供的巷道顶板二维地震勘探系统，包括震源装置、检波器和地震记录装置，所述检波器输出端与所述地震记录装置的输入端连接，所述震源装置与所述地震记录装置的输入端连接。本发明提供的巷道顶板二维地震勘探方法及系统，通过在巷道内顶板岩层中实施地震波数据采集、地震波数据处理以及对地质构造的分析解释。由于在巷道内采用上述二维地震勘探方法是浅层地震勘探方法，能够获得较高频率的地震波，获得的地质分析解释资料更加有效可靠，能够提高对小构造的判断能力，为煤矿开采工作提供准确可靠的地质资料数据，降低开采过程中的潜在危险，提高了开采作业的安全性。
图I本发明第一实施例提供的顶板二维地震勘探方法 的流程图；图2为本发明第二实施例提供的巷道顶板二维地震勘探系统的示意图；图3为本发明第三实施例提供的震源装置的结构示意图；图4为本发明第四实施例提供的检波器的结构示意图；图5为本发明第五实施例提供的检波器的结构示意图。附图标记I-震源装置 11-锤头 12-锤体13-锤杆2-检波器 21-尖锥头22-托架23-导杆 3_地震记录装置
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供了一种巷道顶板二维地震勘探方法，包括地震波数据采集；震源发出地震波信号，多次覆盖观测系统接收地震波信号；地震波数据处理；获取巷道顶板15-50米内有效的二维地震剖面；地质构造分析解释；分析解释巷道顶板上部煤层赋存及地质构造情况；所述地震数据采集包括在巷道顶板和侧帮布置多次覆盖观测系统，获取多次覆盖系统地震数据；所述地震数据处理包括所述多次覆盖观测系统接收地震波信号，实施巷道校正处理、数据预处理、偏移叠加处理和时频分析处理，获得有效的巷道顶板岩煤层地震剖面及频谱剂面。本发明还提供一种巷道顶板二维地震勘探系统，包括震源装置、检波器和地震记录装置，所述检波器输出端与所述地震记录装置的输入端连接，所述震源装置与所述地震记录装置的输入端连接。本发明提供的巷道顶板二维地震勘探方法及系统，能够获得较高频率的地震波，获得的地质分析解释资料更加有效可靠，能够提高对小构造的判断能力，为煤矿开采工作提供准确可靠的地质资料数据，降低开采过程中的潜在危险，提高了开采作业的安全性。下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
参考图1，图I本发明第一实施例提供的顶板二维地震勘探方法的流程图。在本发明的第一实施例中，巷道顶板二维地震勘探方法包括步骤A :地震波数据采集；震源发出地震波信号，多次覆盖观测系统接收地震波信号。具体的，地震数据采集包括在巷道顶板和侧帮布置多次覆盖观测系统，获取多次覆盖观测系统数据。其中，布置多测线观测系统具体为选择巷道顶帮和两侧帮布置4-8个检波器，接收地震波信号，检波器的布置间距为1-2米，震源与检波器的布置间距为5-20米。步骤B :地震波数据处理；获取巷道顶板15-50米内有效的二维地震剖面。具体的，地震数据处理包括多次覆盖观测接收地震波信号，实施巷道校正处理、数据预处理、偏移叠加处理和时频分析处理，获得有效的巷道顶板岩煤层地震剖面及频谱 剖面。其中，巷道校正处理具体为根据巷道的高度差，逐道校正直达地震波到达时，获得后续煤岩层反射波组相位的连续变化。其中，偏移叠加处理具体为通过巷道顶板岩层钻孔岩芯及孔中波速测井曲线进行地震记录拟合，标定巷道顶板的上部煤层反射波时间，获得叠加时间剖面。步骤C :地质构造分析解释；分析解释巷道顶板上部煤层赋存及地质构造情况；地质构造分析解释包括煤层结构、构造特征分析解释和煤层距离分析解释。具体的，煤层结构特征分析解释为选择综合波组连续性及特征变化反应煤层结构特征。煤层距离分析具体为结合探测岩层岩性及巷道顶板钻孔波速测井资料选定综合地震波速度，根据地震时间剖面计算煤层距离。进一步的，地震波速度为2. 0-4. 5m/ms。本发明第一实施例提供的巷道顶板二维地震勘探方法，通过在巷道顶板和侧帮布置多测线观测系统，获取多次覆盖观测系统数据；多次覆盖观测系统数据实施巷道校正处理、数据预处理、偏移叠加处理和时频分析处理，获得有效的巷道地震剖面及频谱剖面；并且通过选择综合波组特征反应煤层结构构造特征，结合探测岩层岩性及巷道顶板钻孔波速测井资料选定综合地震波速。由于采用上述方法在巷道内实施浅层二维地震勘探，能够获得较高频率的地震波，获得的地质分析解释资料更加有效可靠，能够提高对小构造的判断能力，获得有效可靠的地质分析解释资料，因而能够为煤矿开采工作提供准确可靠的地质资料数据，降低开采过程中的潜在危险，提高了开采作业的安全性。参考图2，图2为本发明第二实施例提供的巷道顶板二维地震勘探系统的示意图。在本实施例中，巷道顶板二维地震勘探系统包括震源装置I、检波器2和地震记录装置3，检波器2输出端与地震记录装置3的输入端连接，震源装置I与地震记录装置3的输入端连接。具体的，本实施例中，震源装置I为可以采用锤子，通过锤子锤击巷道顶板激发地震波。检波器2的数量为4-8个，每个检波器2之间的距离，也就是道间距L为1_2米，震源装置I与检波器2的之间的距离，也就是偏移距0为5-20米。
地震记录装置3为3-12通道浅层地震仪。下面以单边排列方式为例，具体描述本实施例提供的巷道顶板二维地震勘探系统的工作过程将检波器2以道间距L的距离间隔排列，检波器2的顶部与巷道顶板接触，在检波器2的一侧使用震源装置I锤击巷道顶板，震源装置I与最近的检波器2的距离为偏移距O0震源装置I锤击巷道顶板，发出地震波信号，地震波信号在顶板上部的岩煤层发生反射后，通过检波器2接受地震波信号，检波器2接受到的地震波信号传送给地震记录装置3,将地震波信号记录下来。现场需要几个人同时合作进行，完成一个测点后，顺次移动巷道二维地震勘探系 统，进行下一个勘测点的勘测，直至完成整个巷道的勘测。需要说明的是，当巷道顶板岩层破碎或者支护条件差时，需要选择合理震源装置I的锤击点和检波器2的接收点。必要时还需更换检波器2的尖锥，使得检波器2的尖锥能接触到顶板完整岩层。本实施例提供的巷道顶板二维地震勘探系统，通过震源装置I在巷道顶板内激发地震波信号，通过检波器2和地震记录装置3接受地震波信号，在巷道内实施浅层二维地震勘测，能够获得较高频率的地震波，获得的地质分析解释资料更加有效可靠，能够提高对小构造的判断能力，为煤矿开采工作提供准确可靠的地质资料数据，降低开采过程中的潜在危险，提高了开采作业的安全性。参考图3，图3为本发明第三实施例提供的震源装置的结构示意图。在本实施例中，震源装置I包括锤头11、锤体12和锤杆13，锤头11与锤体12固定连接，锤体12与锤杆13固定连接。锤头11的材料选用铜质材料，可以提高震源装置I的激励安全性。另外，在本实施例中，锤头11为平顶结构或尖顶结构，以适应巷道顶板不同的支护方式。还可以根据巷道顶板的支护方式的不同以及巷道顶板的结构强度的不同，选择不同重量的震源装置1，震源装置I的重量可以为0. 5-3公斤，锤杆13的长度可以根据巷道的高度选择，具体可以为l-3m，以适应巷道的高度，方便锤击巷道顶板激发地震波。参考图4，图4为本发明第四实施例提供的检波器的结构示意图。在本实施例中，检波器2具有速度型单分量和水平分量，主频为60-100HHZ。检波器2包括尖锥头21和导杆23，尖锥头21的宽端与导杆23的一端固定连接。参考图5，图5为本发明第五实施例提供的检波器的结构示意图。在本实施例中，检波器2具有速度型单分量和水平分量，主频为60-100HHZ。检波器2包括尖锥头21、托架22和导杆23。托架22的一端与尖锥头21的宽端固定连接，托架22的另一端与导杆23的一端固定连接。具体地，托架22为矩形板结构或其他类似结构，托架22对检波器2具有固定和支撑作用。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换 ，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种巷道顶板二维地震勘探方法，其特征在于，包括 地震波数据采集；震源发出地震波信号，多次覆盖观测系统接收地震波信号； 地震波数据处理；获取巷道顶板15-50米内有效的二维地震剖面； 地质构造分析解释；分析解释巷道顶板上部煤层赋存及地质构造情况； 所述地震数据采集包括在巷道顶板和侧帮布置多次覆盖观测系统；获取多次覆盖观测系统地震数据； 所述地震数据处理包括所述多次覆盖观测系统接收地震波信号，实施巷道校正处理、数据预处理、偏移叠加处理和时频分析处理，获得有效的巷道顶板岩煤层地震剖面及频谱剖面。
2.根据权利要求I所述的巷道顶板二维地震勘探方法，其特征在于，所述布置多次覆盖观测系统具体为选择巷道顶板和两侧帮各布置4-8个检波器，接收地震波信号。
3.根据权利要求2所述的巷道顶板二维地震勘探方法，其特征在于，所述检波器的布置间距为1-2米；所述震源与所述检波器的布置间距为5-20米。
4.根据权利要求I或2所述的巷道顶板二维地震勘探方法，其特征在于，所述巷道校正处理具体为根据巷道的高度差，逐道校正直达地震波到达时，获得后续煤岩层反射波组相位的连续变化。
5.根据权利要求I或2所述的巷道顶板二维地震勘探方法，其特征在于，所述偏移叠加处理具体为通过巷道顶板岩层钻孔岩芯及孔中波速测井曲线进行地震记录拟合，标定巷道顶板的上部煤层反射波时间，获得叠加时间剖面。
6.根据权利要求I或2所述的巷道顶板二维地震勘探方法，其特征在于，所述地质构造分析解释包括煤层结构、构造特征分析解释和煤层距离分析解释。
7.—种巷道顶板二维地震勘探系统，其特征在于，包括震源装置、检波器和地震记录装置，所述检波器输出端与所述地震记录装置的输入端连接，所述震源装置与所述地震记录装置的输入端连接。
8.根据权利要求7所述的巷道顶板二维地震勘探系统，其特征在于，所述检波器的数量为4-8个，所述检波器的间距为1-2米，所述震源装置与所述检波器的距离为5-20米。
9.根据权利要求7或8所述的巷道顶板二维地震勘探系统，其特征在于，所述震源装置包括锤头、锤体和锤杆，所述锤头与所述锤体固定连接，所述锤体与所述锤杆固定连接。
10.根据权利要求9所述的巷道顶板二维地震勘探系统，其特征在于，所述锤头的材料为铜。
11.根据权利要求9所述的巷道顶板二维地震勘探系统，其特征在于，所述锤头为平顶结构或尖顶结构。
12.根据权利要求I或8所述的巷道顶板二维地震勘探系统，其特征在于，所述检波器包括尖锥头和导杆，所述尖锥头的宽端与所述导杆的一端固定连接。
13.根据权利要求7或8所述的巷道顶板二维地震勘探系统，其特征在于，所述检波器包括尖锥头、托架和导杆，所述托架的一端与所述尖锥头的宽端固定连接，所述托架的另一端与所述导杆的一端固定连接。
全文摘要
本发明公开了一种巷道顶板二维地震勘探方法及系统，包括地震波数据采集；震源发出地震波信号，多次覆盖观测系统接收地震波信号；地震波数据处理；获取巷道顶板15-50米内有效的二维地震剖面；地质构造分析解释；分析解释巷道顶板上部煤层赋存及地质构造情况；地震数据采集包括在巷道顶板和侧帮布置多次覆盖观测系统；获取多次覆盖观测系统地震数据；地震数据处理包括多次覆盖观测系统接收地震波信号，实施巷道校正处理、数据预处理、偏移叠加处理和时频分析处理，获得有效的巷道顶板岩煤层地震剖面及频谱剖面。本发明提供的巷道顶板二维地震勘探方法能够提高对小构造的判断能力，为煤矿开采工作提供准确可靠的地质资料，提高开采作业的安全性。
文档编号G01V1/18GK102798884SQ201110137199
公开日2012年11月28日 申请日期2011年5月25日 优先权日2011年5月25日
发明者蒋法文, 徐翀, 张平松, 黄晖, 吴荣新, 吴桁, 郭立全, 韩必武, 周言安, 刘亮, 程世东 申请人:淮南矿业(集团)有限责任公司, 安徽理工大学