专利名称：基于z分量的透射槽波高密度快速探测方法
技术领域：
本发明属于煤矿井下地球物理探测技术领域，具体涉及一种基于z分量的透射槽波高密度快速探测方法，用于精细探测回采工作面内部小断层、陷落柱等地质异常。
背景技术：
在煤炭开采过程中，常常因不能准确预测采掘前方的小构造而发生灾害事故。随着机械化采煤技术的发展，综采工作面的生产能力和效益在很大程度上依赖于对小构造的查明程度，因为小构造的存在会破坏了煤层的连续性，影响井巷围岩的稳定性，甚至会形成良好的导水通道或瓦斯聚集区，成为煤安全生产的潜在隐患。近年来，煤矿采区三维地震勘探技术基本能够预先查明落差5m以上小断层、直径30m以上的陷落柱，但这一精度与生产的需求仍然存在较大的差距，为此需要发展煤矿井下地球物理探测技术。目前用于煤矿井下的地球物理探测技术中，槽波勘探是最有效的探测方法之一，·它具有探测距离大、精度高、抗干扰能力强、波形特征较易于识别以及成果直观等优点，尤其在探测精度和距离上明显优于其他煤矿井下物探方法。在槽波地震探测中，由于Love型槽波相对简单、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两个水平分量；但是，x、Y双分量的接收增加了工作量和数据处理的难度，且双分量检波器安装需要打孔、定向和充气等，增加了施工难度，降低了工作效率。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种只接收垂直z分量，减小了工作量，提高了工作效率3-4倍，提高了探测精度的基于z分量的透射槽波高密度快速探测方法。为解决上述的技术问题，本发明采取的技术方案
一种基于z分量的透射槽波高密度快速探测方法，其特殊之处在于通过以下步骤实
现
(一)数据采集
1)激发采用炸药震源孔中爆破方式，在巷道侧帮设置炮点，炮孔打在煤层中心，垂直煤壁方向，孔深2m，孔径以能放进炸药为准；雷管采用瞬发雷管；依次引爆炸药，连续放炮；
2)在巷道侧帮布置检波器，将传感器用对接头对接到锚杆露头上，用螺帽拧紧固定；
(二)数据处理
1)首先建立观测系统，即输入炮点和检波点坐标；
2)槽波能量扩散补偿通过观测系统采集Z分量槽波，槽波成二维板状扩散，且有频散衰减，能量会减弱，槽波能量除以x_5/6，x表示传播距离，可以补偿能量衰减的影响，原始单炮经扩散补偿校正后，远距离记录能量有所加强，波形更加清楚；
3)槽波数据分析利用弹性波传播距离和到达时间，计算纵波、横波、槽波的速度，并用多重滤波法提取槽波群速度频散曲线，频散曲线中速度最低部分对应槽波埃里相；
4)带通滤波采用带通滤波器，保留槽波埃里相频率部分，频率带通范围根据3)步骤中槽波埃里相的频率范围选择，这样就提高了槽波信噪比；
5)成像通过槽波能量强弱计算槽波透射系数，采用透射系数成图法、振幅CT成像法进行成像；在槽波发育较差时，采用折射波初至CT成像，即拾取来自顶底板的折射波初至时间进行CT成像；
(三)资料解释
采用成像结果和工作面巷道揭露的地质资料相结合，综合判定工作面内的断层、陷落柱等地质异常的发育情况，绘出工作面内的地质构造综合解释图。上述的步骤(二)数据处理中提取槽波群速度频散曲线采用多次滤波技术提取群速度频散曲线，具体方法为
设在震源为*的接收点观 测到的槽波记录为办，且令JT(Z)为_的傅氏变换或频谱，然后用不同中心频率/f(1=1,2,3)的窄带滤波器对进行多次滤波,遂得一系列输出的谱
权利要求
1.一种基于Z分量的透射槽波高密度快速探测方法，其特征在于通过以下步骤实现 (一)数据采集 1)激发采用炸药震源孔中爆破方式，在巷道侧帮设置炮点，炮孔打在煤层中心，垂直煤壁方向，孔深2m，孔径以能放进炸药为准；雷管采用瞬发雷管；依次引爆炸药，连续放炮； 2)在巷道侧帮布置检波器，将传感器用对接头对接到锚杆露头上，用螺帽拧紧固定； (二)数据处理 1)首先建立观测系统，即输入炮点和检波点坐标； 2)槽波能量扩散补偿通过观测系统采集Z分量槽波，槽波成二维板状扩散，且有频散衰减，能量会减弱，槽波能量除以x_5/6，x表示传播距离，可以补偿能量衰减的影响，原始单炮经扩散补偿校正后，远距离记录能量有所加强，波形更加清楚； 3)槽波数据分析利用弹性波传播距离和到达时间，计算纵波、横波、槽波的速度，并用多重滤波法提取槽波群速度频散曲线，频散曲线中速度最低部分对应槽波埃里相； 4)带通滤波采用带通滤波器，保留槽波埃里相频率部分，频率带通范围根据3)步骤中槽波埃里相的频率范围选择，这样就提高了槽波信噪比； 5)成像通过槽波能量强弱计算槽波透射系数，采用透射系数成图法、振幅CT成像法进行成像；在槽波发育较差时，采用折射波初至CT成像，即拾取来自顶底板的折射波初至时间进行CT成像； (三)资料解释 采用成像结果和工作面巷道揭露的地质资料相结合，综合判定工作面内的断层、陷落柱等地质异常的发育情况，绘出工作面内的地质构造综合解释图。
2.根据权利要求I所述的基于z分量的透射槽波高密度快速探测方法，其特征在于所述的步骤(二)数据处理中提取槽波群速度频散曲线采用多次滤波技术提取群速度频散曲线，具体方法为设在震源为*的接收点观测到的槽波记录为减且令JTC/)为_的傅氏变换或频谱，然后用不同中心频率A(i = l = 2 3，…)的窄带滤波器/T(Z1A)对X(/>进行多次滤波,遂得一系列输出的谱 ^(/) =Zi)* = 13 2 工… 将其经反傅氏变换，得相应的一系列时间信号(￡ = 123.…)，分别计算各信号yM的瞬时振幅或包络则为為(0=[F3KO式中，是MO的正交地震道或虚地震道，包络為 极大值对应的时间％是窄带滤波器中心频率/f附近的分量震源到接收点的旅行时，于是可算出群速度f/认)二， 选用高斯滤波器
全文摘要
本发明涉及一种基于z分量的透射槽波高密度快速探测方法。本发明通过以下步骤实现(一)数据采集；(二)数据处理首先建立观测系统，即输入炮点和检波点坐标，通过观测系统采集Z分量槽波，然后依次经过槽波数据分析、带通滤波、成像；(三)资料解释采用成像结果和工作面巷道揭露的地质资料相结合，综合判定工作面内的断层、陷落柱等地质异常的发育情况，绘出工作面内的地质构造综合解释图。本发明极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小时内完成，在巷道侧帮布置测点，同时接收Z分量槽波信号，提高了射线覆盖密度，最大可能地采集到更多信息，提高了探测精度。
文档编号G01V1/28GK102788991SQ20121024456
公开日2012年11月21日 申请日期2012年7月16日 优先权日2012年7月16日
发明者姬广忠, 江浩, 王季, 程建远, 胡继武, 覃思 申请人:中煤科工集团西安研究院