CN115421193A - 一种煤层底板滑行波数据处理成像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤层底板滑行波数据处理成像方法，对开采过程中单炮记录数据进行预处理，然后从单炮数据中计算不同深度滑行波的频率，并通过窄带滤波得到滑行波；对滑行波能量提取，并进行CT层析成像，即可得到不同深度的滑行波能量成像图；最后通过对成像图进行分析，即可找到煤层底板下的构造发育区。本发明采用上述滑行波数据处理成像方法，能够高效高质量的反演出不同深度底板中的构造分布情况，对煤矿底板水害防治具有极其重要的意义。
Description
技术领域
本发明涉及勘探技术领域，尤其是涉及一种煤层底板滑行波数据处理成像方法。
背景技术
槽波地震勘探是利用在煤层中激发和传播的导波，探查煤层不连续性的一种地球物理方法，是地震勘探的一个分支，是目前井下探测煤层构造最有效的探测方法。
槽波地震数据处理是槽波地震探测应用的难点，主要分为透射槽波数据处理和反射槽波数据处理。透射槽波数据处理通过提取单炮记录中槽波的能量、频率、速度等参数，通过层析成像方法，生成能够反应煤层构造、煤层厚度等的CT图件；反射槽波数据处理通过提取单炮记录中来自构造的反射波，通过包络叠加、偏移成像等方法，生成反应煤层构造的剖面图。
槽波地震探测有效的解决了煤层构造探测问题，但其无法实现煤层底板构造的探测。煤层底板构造的探测对于煤矿底板水害防治具有极其重要的意义，近年来的重大煤矿底板突水事故几乎都与构造有关，煤层底板隐构造的探测是一个至今未能有效解决的难题。
在采集槽波地震数据的同时，也会采集到来自顶底板的滑行波地震数据。滑行波来自于煤层顶底板，其包含了顶底板的地质信息，因此开展滑行波探测是解决煤层底板构造探测的一种方法。
发明内容
本发明研究出一种针对滑行波数据的处理方法，可以有效的对滑行波数据成像，从而反演出不同深度煤层底板的构造。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种煤层底板滑行波数据处理成像方法，包括如下步骤：
S1、预处理；
对单炮记录数据进行预处理，包括建立观测系统，去除坏道等；
S2、提取不同底板深度的滑行波；
高频的滑行波沿着煤层底板浅部传播，低频的滑行波沿着煤层底板深部传播；估算不同深度传播的滑行波的频率，然后通过窄带滤波得到某一底板深度的滑行波；
S3、提取滑行波能量；
设置40～80ms宽度的时窗，沿着滑行波同相轴拾取出滑行波的能量；
S4、对滑行波能量进行矫正；
滑行传播过程中，由于传播路径长短、吸收衰减等影响，即使在均匀的底板中传播，不同地震道滑行波能量差异也很大，因此需要矫正掉因传播路径长短、吸收衰减等因素导致的影响；
S5、滑行波能量层析成像；
利用医学中的CT层析成像技术对滑行波能量进行成像；
S6、重复S2～S5步骤，反演出底板10～60m不同深度的滑行波能量CT图(煤矿通常要求10m深度间隔做一个CT图)；
S7、圈定10～60m不同深度的滑行波能量CT图中能量小的区域，即为底板中的构造发育区。
优选的，S2步骤中，滑行波的频率计算公式如下：
f＝1/h*Vp
式中，f是滑行波的频率，h是滑行波在底板中的深度，Vp是滑行波的速度。
本发明采用上述煤层底板滑行波数据处理成像方法，通过提取不同深度的滑行波频率及其能量层析图，能够高效高质量的反演出不同深度底板中的构造分布情况，对煤矿底板水害防治具有极其重要的意义。
附图说明
图1为现有技术中滑行波的基础理论图；
图2为本发明实施例的方法流程图；
图3为本发明实施例中采集的典型单炮记录示意图；
图4为本发明实施例中不同深度滑行波能量层析成像结果图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
滑行波是指在煤层中激发的地震波进入煤层顶底板后，沿着顶底板传播的波。显然，滑行波中包含了煤层顶底板地质信息。滑行波在煤层顶底板中传播，当遇到构造时，其能量参数将方式变化。本方案从滑行波资料中提取回采工作面底板的能量信息，通过层析成像方法，反演出顶底板滑行波能量变化图，从而实现底板构造的探测。
以淮南矿业(集团)有限责任公司张集煤矿1613A工作面底板构造探测为实例进行介绍。
(一)地质任务
为查明张集煤矿1413A工作面底板地质异常分布情况，为工作面的回采提供地质保障，对1613A工作面实施滑行波地震探测，地质任务为查明工作面底板60m深度范围内的构造情况。
(二)工作面概况
1613A工作面位于西三1煤采区，东起西三采区1煤系统巷道，西至F22断层上盘附近，北侧为1612A工作面，现已回采完毕，南侧为1615A工作面。工作面走向长1451m，倾向长200m，煤厚3.5～8.3m，平均煤厚6.2m。煤层结构简单，煤层倾角6～12°，平均9°。1613A工作面掘进范围内煤岩层总体为一单斜构造，在巷道掘进过程中揭露多条断层，其中最大断层的落差超过7.4m，在构造发育附近煤岩层产状可能有一定变化。在工作面底板以下发育有太原组灰岩含水层，断层带及裂隙发育处可能成为灰岩含水层的导水通道，威胁工作面的安全回采。
(三)数据采集
本次探测炮点间距10m，检波点间距10m，共采集透射记录190炮。采集的典型单炮记录如图2所示，记录中滑行波发育。
(四)数据处理
对单炮记录进行预处理，经过窄带滤波，得到不同频率的滑行波，然后再拾取滑行波能量，进行CT成像，就得到了不同深度的滑行波能量CT图。将不同深度的滑行波能量CT图进行立体显示，结果如图3所示。
(5)地质成果
本次探测共解释了两处异常区，如图中所示的异常区1和异常区2，异常区1解释为底板断层断裂带，异常区2解释为底板灰岩裂隙发育区。解释成果提交矿方后，随即进行了验证，最终矿方认定该两处异常区解释结果与验证结果一致。
以上是本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围不应局限于此。任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此本发明的保护范围应以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种煤层底板滑行波数据处理成像方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对单炮记录数据进行预处理，包括建立观测系统，去除坏道；
S2、估算不同深度传播的滑行波的频率，然后通过窄带滤波得到某一底板深度的滑行波；
S3、设置时窗，沿着滑行波同相轴拾取出滑行波的能量；
S4、矫正掉因传播路径长短、吸收衰减因素对滑行波的影响；
S5、利用医学中的CT层析成像技术对滑行波能量进行成像；
S6、重复S2～S5步骤，反演出底板不同深度的滑行波能量CT图；
S7、圈定滑行波能量CT图中能量小的区域，即为底板中的构造发育区。
2.根据权利要求1所述的煤层底板滑行波数据处理成像方法，其特征在于，S2步骤中，滑行波的频率计算公式如下：
f＝1/h*Vp
式中，f是滑行波的频率，h是滑行波在底板中的深度，Vp是滑行波的速度。
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