一种地震波速度的确定方法及装置

本发明涉及地震探测领域，尤其涉及一种地震波速度的确定方法及装置。

背景技术：

在地震探测领域中，采煤掘进具有很大的模糊性和不确定性，给矿井作业带来了极大风险，在待掘信息未知的情况下进行掘进，井下事故和复杂情况(突水、瓦斯突出等)时有发生，更严重的还能导致人员的伤亡，带来巨大的经济损失，影响了矿井的效益，陷落柱破坏煤层的完整性，影响了采煤产量和煤质，同时易造成采煤作业的中断和机械的损坏，造成严重的经济损失，因此，在采掘过程中，掌握陷落柱等构造信息，是非常必要的，而现有技术大多通过时域地震波各种波组相位的变化与追踪进行地质构造的解释与判断，导致获得的地震波速度不准确，而地震波速度不准确会导致最终的成像结果中的陷落柱等构造信息不准确。

技术实现要素：

本发明提供一种地震波速度的确定方法及装置，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。

本发明一方面提供一种地震波速度的确定方法，包括：

采集多个地震波；

对所述多个地震波进行频谱分析，得到对应的多个频谱；

获取所述多个地震波对应的多个频散曲线，所述频散曲线指示频率和速度的关系；

根据所述多个地震波对应的多个频散曲线和多个频谱确定基准频谱高点；

根据所述基准频谱高点，将所述多个频谱分为正常频谱和非正常频谱；

若所述地震波对应的频谱为正常频谱，获取所述地震波的频散曲线中第二高的速度值作为所述地震波的速度，若是所述地震波对应的频谱为非正常频谱，则获取所述地震波的频散曲线中最高的速度值作为所述地震波的速度。

其中，所述根据所述基准频谱高点，将所述多个频谱分为正常频谱和非正常频谱，包括：

对于每个频谱：判断该频谱的高点相对于所述基准频谱高点左移的值是否超过预设阈值，若是，将该频谱确定为非正常频谱。

其中，若该频谱的高点相对于所述基准频谱高点左移的值未超过预设阈值，该方法还包括：

若该频谱中高点的数量为1个，则将该频谱确定为正常频谱；

若该频谱中高点的数量多于1个，则将该频谱确定为非正常频谱。

其中，所述根据所述多个地震波对应的多个频散曲线和多个频谱确定基准频谱高点，包括：

确定每个频散曲线的高点数量；

若频散曲线中只存在1个高点，则将该频散曲线确定为正常频散曲线，否则将该频散曲线确定为非正常频散曲线；

将所有频散曲线为正常频散曲线的地震波对应的频谱的高点取平均值，将该平均值确定为基准频谱高点。

其中，所述确定所述多个地震波的速度后，该方法还包括：

根据多个所述地震波的速度进行ct成像，得到成像结果。

本发明另一方面提供一种地震波速度的确定装置，包括：

采集模块，用于采集多个地震波；

计算模块，用于对所述多个地震波进行频谱分析，得到对应的多个频谱；

所述计算模块，还用于获取所述多个地震波对应的多个频散曲线，所述频散曲线指示频率和速度的关系；

所述计算模块，还用于根据所述多个地震波对应的多个频散曲线和多个频谱确定基准频谱高点；

判断模块，用于根据所述基准频谱高点，将所述多个频谱分为正常频谱和非正常频谱；

处理模块，用于若所述地震波对应的频谱为正常频谱，获取所述地震波的频散曲线中第二高的速度值作为所述地震波的速度，若是所述地震波对应的频谱为非正常频谱，则获取所述地震波的频散曲线中最高的速度值作为所述地震波的速度。

其中，所述判断模块，还用于对于每个频谱：判断该频谱的高点相对于所述基准频谱高点左移的值是否超过预设阈值，若是，将该频谱确定为非正常频谱。

其中，所述判断模块，还用于若该频谱中高点的数量为1个，则将该频谱确定为正常频谱；

所述判断模块，还用于若该频谱中高点的数量多于1个，则将该频谱确定为非正常频谱。

其中，所述计算模块，还用于确定每个频散曲线的高点数量；

所述判断模块，还用于若频散曲线中只存在1个高点，则将该频散曲线确定为正常频散曲线，否则将该频散曲线确定为非正常频散曲线；

所述计算模块，还用于将所有频散曲线为正常频散曲线的地震波对应的频谱的高点取平均值，将该平均值确定为基准频谱高点。

其中，所述处理模块，还用于根据多个所述地震波的速度进行ct成像，得到成像结果。

在本发明上述的方案中，将频谱高点左移作为首要标识，频谱高点数量作为次要标识，将频散曲线分成两类进行速度拾取，在现有方法只利用了频散曲线的基础上增加了对频谱信息的利用，将地震波在煤层中的传播过程中的吸收衰减特征和速度信息相结合，综合利用了地震波频散曲线在运动学上的优势和地震波频谱在动力学上的优势，有效的提高了陷落柱的解释精度、提高了预测的效果，以频谱分类的结果为约束条件对频散曲线中的速度进行优化拾取，得出了准确的地震波速度，最终通过地震波速度得出包含准确的的陷落柱位置及边界的成像结果。

附图说明

图1示出了本发明一实施例提供的地震波速度的确定方法流程示意图

图2示出了本发明一实施例提供的地震波速度的确定装置结构示意图

具体实施方式

为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做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。

为了提高陷落柱的解释精度，得出准确的地震波速度，最终通过地震波速度得出包含准确的的陷落柱位置及边界的成像结果，如图1所示，本发明一实施例提供了一种地震波速度的确定方法，该方法包括：

步骤101，采集多个地震波。

在具有陷落柱体的煤层的顶部和底部有两条巷道，在顶部或者底部的一条巷道中以固定距离的炮间距布置炮点，在另一条巷道以固定的道间距、采样率和记录长度布置检波器，炮点和检波器均匀布置，在炮点引爆炸药，检波器接收因炸药产生的地震波，采集多个地震波的数据。

例如：在具有陷落柱体的煤层的顶部或底部的一条巷道中以炮间距20米布置炮点，在另一条巷道以道间距10米、采样率0.25毫秒、记录长度1秒布置检波器，炮点和检波器均匀布置，在炮点引爆炸药，检波器接收因炸药产生的地震波，采集多个地震波的数据。

步骤102，对所述多个地震波进行频谱分析，得到对应的多个频谱。

对采集到的每一个地震波的数据进行频谱分析，得到对应的频谱。

步骤103，获取所述多个地震波对应的多个频散曲线，所述频散曲线指示频率和速度的关系。

对采集到的每一个地震波的数据进行频散分析，得到频散曲线，频散曲线指示地震波的频率和速度的关系，在对地震波的数据进行频散分析前，因为检波器的位置点和炮点所在巷道的地面是不平的，所以还要对地震波数据中的检波器的位置点和炮点的信息进行静校正，将地震波数据中的检波器的位置点和炮点的信息校正到同一水平面上，再通过带通滤波处理将地震波数据中的无关信息去除，提高地震波数据的精确度，减少误差。

步骤104，根据所述多个地震波对应的多个频散曲线和多个频谱确定基准频谱高点。

在一可实施方式中，根据所述多个地震波对应的多个频散曲线和多个频谱确定基准频谱高点的方法为：

确定每个频散曲线的高点数量，高点是指地震波频散曲线或者频谱的曲线中每个波峰的点。

若频散曲线中只存在1个高点，则将该频散曲线确定为正常频散曲线，否则将该频散曲线确定为非正常频散曲线；

如果频散曲线中只存在1个高点，那么意味着该频散曲线是光滑的，该频散曲线对应的地震波数据不包含陷落柱体信息，则将该频散曲线确定为正常频散曲线，若频散曲线中的高点数量大于1，那么意味着该频散曲线是不光滑的，该频散曲线对应的地震波数据包含陷落柱体信息，所以将该频散曲线确定为非正常频散曲线。

将所有频散曲线为正常频散曲线的地震波对应的频谱的高点取平均值，将该平均值确定为基准频谱高点；

将上一步所有被确定为正常频散曲线的地震波对应的频谱的高点相加，然后除以被确定为正常频散曲线的地震波的数量，得到平均值，将该平均值确定为基准频谱高点。

步骤105，根据所述基准频谱高点，将所述多个频谱分为正常频谱和非正常频谱。

在一可实施方式中，根据所述基准频谱高点，将所述多个频谱分为正常频谱和非正常频谱的方法为：

对于每个频谱：判断该频谱的高点相对于所述基准频谱高点左移的值是否超过预设阈值，若是，将该频谱确定为非正常频谱；

判断频谱的高点相对于基准频谱高点左移的值是否超过了预设阈值，频谱的高点相对于基准频谱高点左移的值是指将频谱和基准频谱的曲线放在同一个坐标系中，基准频谱高点的值减去频谱的高点的值就是频谱的高点相对于基准频谱高点左移的值，若是超过了，则将该频谱确定为非正常频谱，在本实施例中，该预设阈值设置为5hz，若是频谱的高点相对于基准频谱高点左移的值超过了5hz，那么就意味着该频谱对应的地震波的数据中包含陷落柱体信息，所以将该频谱确定为非正常频谱。

若该频谱的高点相对于所述基准频谱高点左移的值未超过预设阈值，该方法还包括：若该频谱中高点的数量为1个，则将该频谱确定为正常频谱；若该频谱中高点的数量多于1个，则将该频谱确定为非正常频谱。

若该频谱的高点相对于所述基准频谱高点左移的值未超过预设阈值，那么再判断该频谱中的高点数量是否多于1个，若是该频谱中只存在1个高点，那么将该频谱确定为正常频谱，否则将该频谱确定为非正常频谱，频谱中只存在1个高点意味着该频谱的曲线是光滑的，则该频谱对应的地震波数据中不包含陷落柱体信息，将该频谱确定为正常频谱，若是频谱中的高点数量多于1个，那么就意味着该频谱的曲线是不光滑的，该频谱对应的地震波数据中包含陷落柱体信息，则将该频谱确定为非正常频谱。

将频谱高点左移作为首要标识，频谱高点数量作为次要标识，增加了对频谱信息的利用，将地震波在煤层中的传播过程中的吸收衰减特征和速度信息相结合，综合利用了地震波频散曲线在运动学上的优势和地震波频谱在动力学上的优势，有效的提高了陷落柱的解释精度、提高了预测的效果。

步骤106，若所述地震波对应的频谱为正常频谱，获取所述地震波的频散曲线中第二高的速度值作为所述地震波的速度，若是所述地震波对应的频谱为非正常频谱，则获取所述地震波的频散曲线中最高的速度值作为所述地震波的速度。

对于对应的频谱被确定为正常频谱的地震波，将该地震波对应的频散曲线中第二高的速度值确定为该地震波的速度，对于对应的频谱被确定为非正常频谱的地震波，将该地震波对应的频散曲线中最高的速度值确定为该地震波的速度，以频谱分类的结果为约束条件对频散曲线中的速度进行优化拾取，最终能够得出具有实际地质意义的陷落柱位置及边界的成像结果。

在步骤106中，确定所述多个地震波的速度后，在一可实施方式中，根据多个所述地震波的速度进行ct成像，得到成像结果。

根据在步骤106中确定的多个地震波的速度进行ct成像，得到包含有陷落柱位置和边界的成像结果，在步骤106中确定的地震波速度越准确，成像结果中包含的陷落柱位置和边界就越准确。

在本发明上述的方案中，将频谱高点左移作为首要标识，频谱高点数量作为次要标识，将频散曲线分成两类进行速度拾取，在现有方法只利用了频散曲线的基础上增加了对频谱信息的利用，将地震波在煤层中的传播过程中的吸收衰减特征和速度信息相结合，综合利用了地震波频散曲线在运动学上的优势和地震波频谱在动力学上的优势，有效的提高了陷落柱的解释精度、提高了预测的效果，以频谱分类的结果为约束条件对频散曲线中的速度进行优化拾取，得出了准确的地震波速度，最终通过地震波速度得出包含准确的的陷落柱位置及边界的成像结果。

本发明一实施例还提供了一种地震波速度的确定装置，如图2所示，该装置包括：

采集模块10，用于采集多个地震波；

计算模块20，用于对所述多个地震波进行频谱分析，得到对应的多个频谱；

所述计算模块20，还用于获取所述多个地震波对应的多个频散曲线，所述频散曲线指示频率和速度的关系；

所述计算模块20，还用于根据所述多个地震波对应的多个频散曲线和多个频谱确定基准频谱高点；

判断模块30，用于根据所述基准频谱高点，将所述多个频谱分为正常频谱和非正常频谱；

处理模块40，用于若所述地震波对应的频谱为正常频谱，获取所述地震波的频散曲线中第二高的速度值作为所述地震波的速度，若是所述地震波对应的频谱为非正常频谱，则获取所述地震波的频散曲线中最高的速度值作为所述地震波的速度。

其中，所述判断模块30，还用于对于每个频谱：判断该频谱的高点相对于所述基准频谱高点左移的值是否超过预设阈值，若是，将该频谱确定为非正常频谱。

其中，所述判断模块30，还用于若该频谱中高点的数量为1个，则将该频谱确定为正常频谱；

所述判断模块30，还用于若该频谱中高点的数量多于1个，则将该频谱确定为非正常频谱。

其中，所述计算模块20，还用于确定每个频散曲线的高点数量；

所述判断模块30，还用于若频散曲线中只存在1个高点，则将该频散曲线确定为正常频散曲线，否则将该频散曲线确定为非正常频散曲线；

所述计算模块20，还用于将所有频散曲线为正常频散曲线的地震波对应的频谱的高点取平均值，将该平均值确定为基准频谱高点。

其中，所述处理模块40，还用于根据多个所述地震波的速度进行ct成像，得到成像结果。

除了上述方法和设备以外，本申请的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的方法中的步骤。

所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

此外，本申请的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的方法中的步骤。

所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。