CN106772575A - 一种基于折射波与面波联合反演剩余煤层厚度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于折射波与面波联合反演剩余煤层厚度的方法，首先在巷道底板位置布置多个炮点，并通过地震仪获取地震记录；然后根据折射波法、并对数据中的面波信号进行频散处理，得到两个初始的两层速度模型，即可以得到出表层煤层纵波速度、和下层底板岩石纵波速度、以及剩余煤层的厚度、，并作为新的初始反演模型（，，）。以此模型计算理论首至波曲线和理论面波频散曲线及、和、之间的残差，并设置残差终止条件。本发明可达到探测剩余煤厚的目标。

Description

一种基于折射波与面波联合反演剩余煤层厚度的方法

技术领域

本发明涉及煤层探测方法领域，具体是一种基于折射波与面波联合反演剩余煤层厚度的方法。

背景技术

在矿井生产中，了解煤层结构和厚度的变化情况是合理确定分层开采的必要条件，也是防止煤炭资源损失的关键。长期以来，煤层开采剩余厚度的探测工作一直采用钻探测的方法，不仅劳动强度大，效率低，而且往往不能及时准确地提供煤厚资料。与之相比地震波法具有操作简单、迅速，解释精度高的特点，可以更加有效地进行剩余煤厚的探测。目前巷道探测剩余煤厚的物探方法主要有相遇折射波法，反射波法等。然而，从国内外资料分析可见，由于通常剩余煤厚很薄；且测试场地破坏松动，造成勘探的地震波频率很低，分辨率不高。因此为提高煤层开采利用率，急迫需要一种快捷有效的基于地震信号处理的，能够探测剩余煤厚的方法。

煤层与底板岩石波阻抗差异明显，根据地震波的传播原理，地震波传播过程中一部分能量以折射波的路径传播，另一部分以面波的形态在剩余的煤层中传播。折射波和面波均可单独勘探剩余煤厚，因为可利用联合反演的方法来提高探测剩余煤厚的精度与准确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于折射波与面波联合反演剩余煤层厚度的方法，以解决现有技术剩余煤层厚度探测方法精度和准确性差的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种基于折射波与面波联合反演剩余煤层厚度的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、在巷道底板位置布置多个炮点，炮点从左向右布置，在炮点正前方处布置22个X、Z两分量检波点，接收排列随炮点移动，通过巷道内布置的地震仪获取地震记录，根据地震波传播时间先后顺序，地震记录中可清楚确定直达波、折射波和面波；

(2)、拾取首至波旅行时形成的时距曲线L₁，根据折射波法得到初始的两层速度模型，即可以得到出表层煤层纵波速度V₁'和下层底板岩石纵波速度V₂'以及剩余煤层的厚度H₁；

(3)、对数据中的面波信号进行频散处理，得到实测面波信号的频散曲线L₂，根据面波法得到初始的两层速度模型，又根据横波速度与纵波速度的经验公式，可得表层煤层纵波速度V₁”和下层底板岩石纵波速度V₂”以及剩余煤层的厚度H₂；

(4)、根据折射波和面波反演模型参数，求取均值，作为新的初始反演模型。模型参数为以此模型计算理论首至波曲线和理论面波频散曲线

(5)、计算L₁和曲线L₂之间的残差，并设置残差终止条件(一般设置10％以内)。只要其中之一不满足残差终止条件，则调整模型的表层煤层纵波速度参数下层底板岩石纵波速度和剩余煤层的厚度H^*；

(6)、调整模型后，重复步骤(4)、(5)，直至两种曲线的残差同时达到残差终止条件，计算停止，此时得到最优解的剩余煤厚模型。

本发明提供了一种基于折射波与面波联合反演剩余煤层厚度的方法，利用折射波和面波探测数据，进行重构地质模型。通过迭代的方式，构建一个同时满足折射波和面波特征的地质模型，达到探测剩余煤厚的目标。

附图说明

图1为本发明观测系统布置图。

图2为折射波与面波信号图。

图3为折射波反演流程图，其中：

图3a为直达波和折射波到时拾取，图3b为直达波和折射波的拟合时距曲线；

图3c为折射波反演结果。

图4为面波反演流程图，其中：

图4a为面波信号频散分析与曲线拾取，图4b为面波频散曲线反演结果，

图4c为面波反演结果。

图5为折射波和面波联合反演流程图。

具体实施方式

一种基于折射波与面波联合反演剩余煤层厚度的方法，包括以下步骤：

(1)、如图1所示，在巷道底板位置布置多个炮点，炮点从左向右布置，在炮点正前方(图中向右为掘进方向)处布置22个X、Z两分量检波点，接收排列随炮点移动，通过巷道内布置的地震仪获取地震记录；

以某一相同测点的联合反演为例进行说明。实测的共炮点数据，根据地震波传播时间先后顺序，地震记录中可清楚确定直达波、折射波和面波，如图2所示。

(2)、拾取首至波旅行时(如图3a所示)形成的时距曲线L₁(如图3b所示)，根据折射波法得到初始的两层速度模型(如图3c所示)，即可以得到出表层煤层纵波速度V₁'和下层底板岩石纵波速度V₂'以及剩余煤层的厚度H₁；

(3)、对数据中的面波信号进行频散处理，得到实测面波信号的频散曲线L₁，如图4所示，根据面波法得到初始的两层速度模型，又根据横波速度与纵波速度的经验公式，可得表层煤层纵波速度V₁”和下层底板岩石纵波速度V₂”以及剩余煤层的厚度H₂；

(4)、根据折射波和面波反演模型参数，求取均值，作为新的初始反演模型。模型参数为以此模型计算理论首至波曲线和理论面波频散曲线

(5)、计算L₁和曲线L₂之间的残差，并设置残差终止条件(一般设置10％以内)。只要其中之一不满足残差终止条件，则调整模型的表层煤层纵波速度参数下层底板岩石纵波速度和剩余煤层的厚度H^*；

(6)、调整模型后，重复步骤(4)、(5)，直至两种曲线的残差同时达到残差终止条件，计算停止，此时得到最优解的剩余煤厚。详见图5，其中图5中剩余煤厚为5m。

Claims (1)

1.一种基于折射波与面波联合反演剩余煤层厚度的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、在巷道底板位置布置多个炮点，炮点从左向右布置，在炮点正前方处布置22个X、Z两分量检波点，接收排列随炮点移动，通过巷道内布置的地震仪获取地震记录，根据地震波传播时间先后顺序，地震记录中可清楚确定直达波、折射波和面波；

(2)、拾取首至波旅行时形成的时距曲线L₁，根据折射波法得到初始的两层速度模型，即可以得到出表层煤层纵波速度V₁'和下层底板岩石纵波速度V₂'以及剩余煤层的厚度H₁；

(3)、对数据中的面波信号进行频散处理，得到实测面波信号的频散曲线L₂，根据面波法得到初始的两层速度模型，又根据横波速度与纵波速度的经验公式，可得表层煤层纵波速度V₁”和下层底板岩石纵波速度V₂”以及剩余煤层的厚度H₂；

(4)、根据折射波和面波反演模型参数，求取均值，作为新的初始反演模型。模型参数为以此模型计算理论首至波曲线和理论面波频散曲线

(5)、计算L₁和曲线L₂之间的残差，并设置残差终止条件(一般设置10％以内)。只要其中之一不满足残差终止条件，则调整模型的表层煤层纵波速度参数V₁ ^*、下层底板岩石纵波速度和剩余煤层的厚度H^*；

(6)、调整模型后，重复步骤(4)、(5)，直至两种曲线的残差同时达到残差终止条件，计算停止，此时得到最优解的剩余煤厚模型。