CN107783180A - 一种巷道反射波地震超前探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及巷道掘进技术领域，一种可在岩土、矿山、地下、隧道中对巷道前方地质构造异常进行超前探测的方法。本发明提供一种巷道反射波地震超前探测方法解决现有技术中通过多次激发定点多道接收导致不同场，而在一定程度上降低了信号的分辨率并且降低了探测的准确度的问题。一种巷道反射波地震超前探测方法，其特征在于，检波器至少有12个，检波器沿着工作面巷道掌子面的左帮或右帮排列设置，检波器连接采集站或通过传输线连接至地震仪；在接收点后方的炮点激发单个炮所产生的振动作为震源，所有检波器同时接收该震源激发的波场数据，通过分析所有检波器接收的该震源的波场数据，得出巷道前方地质异常信息。该方法数据处理复杂度低、分析结果准确。

Description

一种巷道反射波地震超前探测方法

技术领域

本发明涉及巷道掘进技术领域，一种可在岩土、矿山、地下、隧道中对前方地质构造异常进行超前探测的方法。

背景技术

巷道掘进是一项基础而重要的工作，由于巷道前方存在极大的不确定性，给掘进作业带来高度风险。

在未知巷道前方地质信息情况下掘进，井下事故及各类复杂情况时常发生，突水、瓦斯突出、冒顶等，往往带来严重的人员伤亡与经济损失。因此，巷道前方地质条件的预测预报是非常有必要的。

如图1所示，目前用于巷道地震波法超前探测法主要使用的是多次激发定点多次接收的观测系统，检波器接收点位于巷道后方，在检波器与巷道工作面之间布置炮点，利用放炮产生的振动作为点震源。现有的探测法由于需要进行多次炮震(如图1中有多个圆形的炮点)，接收点位于炮点后方，其数据为多炮集数据，由于不同炮使用的电雷管都存在不同起爆时间延时，同时不同炮所用炸药的填装工艺条件也会存在差异，这样造成爆炸振动的起爆时间、振动频谱、持续时间、冲击分布等特征均存在差异，所激发的地震波场的物理性质也就不同，造成多炮集地震波在不同炮集的信号处理上造成误差，如初至时间拾取、时频特征分析、速度扫描建模、信号相关处理以及结果表达等方面，皆存在因不同场而引入的人为误差，这样既在一定程度上降低了信号的分辨率，也降低了探测的准确度，同时也增加了信号处理的难度。

发明内容

以下给出对一个或更多个方面的简化概述以力图提供对此类方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或更多个方面的一些概念以作为稍后给出的更加具体的说明之序。

本发明提供一种巷道反射波地震超前探测方法解决现有技术中通过多次激发接收导致产生不同场数据集，而在一定程度上降低了信号的分辨率并且降低了探测的准确度的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种巷道反射波地震超前探测方法，检波器至少有12个，检波器沿着工作面巷道掌子面的左帮或右帮排列设置，检波器连接采集站或通过传输线连接至地震仪；

在接收点后方的炮点激发单个炮所产生的振动作为震源，所有检波器同时接收该震源数据，通过分析所有检波器接收的该震源的产生的波场数据，得出巷道前方地质异常信息。

进一步，通过至少2次的在接收点后方的炮点燃放单个炮，所有检波器接收燃炮时产生的不同炮集的振动数据，优选出一个炮集的数据或通过分析每次燃炮时所有检波器接收的波场数据，得出巷道前方地质异常信息。

进一步，检波器为速度或加速度的单分量或两分量或三分量检波器。

进一步数据分析处理是将所有检波器接收到的震源数据进行包括数据读取、道参设置、预处理、偏移成像、反射界面提取及动力学、运动学、物理力学参数设置。

进一步炮点背离掌子面。

区别于现有技术，上述技术方案创建一次激发多点多道接收的新型HTSP巷道超前探测观测系统，本探测方法保证了所有通道采集的信号皆由同一个振动波场激发，即采用地震波同场观测的方法，这种同炮观测的方法保障了激发波场的物理性质相同，消除了起爆时间、振动频谱、持续时间、冲击分布等特征存在的差异，在同一激发波场的条件下，接收各道的上行波信号，大大提高了上行波信号的各道间的相关性，减少了在初至时间拾取、时频特征分析、速度扫描建模、信号相关处理以及结果表达等方面的误差，从而提高了信号的分辨率和地质构造异常识别能力。

为能达成前述及相关目的，这一个或更多个方面包括在下文中充分描述并在所附权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了这一个或更多个方面的某些说明性特征。但是，这些特征仅仅是指示了可采用各种方面的原理的各种方式中的若干种，并且本描述旨在涵盖所有此类方面及其等效方面。

附图说明

以下将结合附图来描述所公开的方面，提供附图是为了说明而非限定所公开的方面，附图中相似的标号标示相似要素，并且在其中：

图1为背景技术所述现有的巷道地震波法超前探测法；

图2为具体实施方式所述巷道地震波法超前探测法。

附图标记说明：

1～3、接收点；

4、巷道一帮；

5、炮点；

6、迎头；

7、异常区；

8、炮点；

9、检波器。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图1-2详予说明。在以下描述中，出于解释目的阐述了众多的具体细节以提供对一个或更多个方面的透彻理解。但是显而易见的是，没有这些具体细节也可实践此类方面。

本文提出创建一次激发多点多道接收的新型HTSP巷道超前探测观测系统，本探测方法保证了所有通道采集的信号皆由同一个震源激发，即采用地震波同场观测的方法，这种同炮观测的方法保障了激发波场的物理性质相同，消除了起爆时间、振动频谱、持续时间、冲击分布等特征存在的差异，在同一激发波场的条件下，接收各道的上行波信号，大大提高了上行波信号的各道间的相关性，减少了在初至时间拾取、时频特征分析、速度扫描建模、信号相关处理以及结果表达等方面的误差，从而提高了信号的分辨率和地质构造异常识别能力。

本文提出的巷道反射波地震超前探测方法，其中检波器至少有12个，检波器沿着工作面巷道掌子面的左帮或右帮排列设置，检波器连接采集站或通过传输线连接至地震仪；检波器设置的点即接收点。图2中绘制了矩形区域表示巷道，沿着巷道掌子面的一帮设置12道以上三分量检波器。

在接收点后方的炮点燃放单个炮所产生的振动作为震源，所有检波器同时接收该震源数据，通过分析所有检波器接收的该震源产生的波场数据，得出巷道前方地质异常信息。

在一些实施例中，通过至少2次的在接收点后方的炮点燃放单个炮，所有检波器均同时接收燃炮时产生的波场数据，通过分析每次燃炮时所有检波器接收的波场数据，得出巷道前方地质异常信息。即每次检测只点燃一个炮。

检波器为速度或加速度的单分量或两分量或三分量检波器。

上述数据分析处理是将所有检波器接收到的震源数据进行包括数据读取、道参设置、预处理、偏移成像、反射界面提取及动力学、运动学、物理力学参数设置。炮点背离掌子面。

可以理解的是，本领域技术人员理解了本申请的内容后，即可以将上述技术方案应用于其他地质结构的探测中，例如在隧道或隧洞的探测中。

可以理解的是炮点和接收点均为钻孔，其深度优选的为2m，其设定的位置具体需要根据地质勘察资料，根据周围岩石走向确定。检波器设置的接收点的孔与炮点的孔所设置的高度相同。

与多激发点单点接收相比，其计算模型不变，只是将震源与检测点的位置互换，因此虽然地震波的传播路径相反，但其传播路径完全相同，也就是说其时距关系也是相同的，因此在HTSP模型中，将检波器和震源位置互换，可以达到快速施工和节约资源的目的。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (5)

1.一种巷道反射波地震超前探测方法，其特征在于，检波器至少有12个，检波器沿着工作面巷道掌子面的左帮或右帮排列设置，检波器连接采集站或通过传输线连接至地震仪；

在接收点后方的炮点激发单个炮所产生的振动作为震源，所有检波器同时接收该由震源所激发的波场数据，通过分析所有检波器接收的该震源的波场数据，得出巷道前方地质异常信息。

2.根据权利要求1所述的一种巷道反射波地震超前探测方法，其特征在于，通过至少2次的在接收点后方的炮点激发单个炮，所有检波器均同时接收该炮产生的波场数据，通过分析每次放炮时所有检波器接收波场数据，得出巷道前方地质异常信息。

3.根据权利要求1所述的一种巷道反射波地震超前探测方法，其特征在于，检波器为速度或加速度的单分量或两分量或三分量检波器。

4.根据权利要求1所述的一种巷道反射波地震超前探测方法，其特征在于，数据分析处理是将所有检波器接收到的波场数据进行包括数据读取、道参设置、预处理、偏移成像、反射界面提取及动力学、运动学、物理力学参数设置。

5.根据权利要求1所述的一种巷道反射波地震超前探测方法，其特征在于，炮点背离掌子面。