[发明专利]一种基于希尔伯特极化成像的断点三维精细定位方法

说明书

本发明公开了一种基于希尔伯特极化成像的断点三维精细定位方法，通过三分量检波器接收到反馈的地震波信号，得出每个三分量检波器的断失翼煤层断点绕射波组；对断点绕射波组采用基于希尔伯特变换复协方差矩阵极化分析方法，分别获得各个三分量检波器的主极化方向射线；将各个射线两两分组，使每组的两个主极化方向射线相交或距离最小；并得出各组的交点的位置坐标或中点的位置坐标；最后统计得出各个三维网格中存在最多的交点及中点的即为断失翼煤层断点的三维空间位置；本发明通过上述分组及统计的方式分散每个检波器探测时产生的误差，最终确定断失翼煤层断点的三维坐标；从而提高探测断失翼煤层断点的精确度。

技术领域

本发明涉及一种断点精细探测方法，具体是一种基于希尔伯特极化成像的断点三维精细定位方法。

背景技术

断层构造是煤矿突水、煤与瓦斯突出等重特大灾害的隐蔽致灾因素。断层不仅控制深部水体分布与运移，而且还影响煤层及瓦斯赋存状态。目前，采用矿井地震波法进行断层参数(包括倾向、倾角及落差等)的超前探测是最有效的。煤矿实际生产主要关注的是断层落差参数，因为落差决定了断层规模及安全防范措施。

用于断层超前探测的矿井地震波法分为反射槽波法、反射体波法等。反射槽波法可以准确判断煤巷所在盘煤层错断位置；反射体波法可以实现断层面倾向、倾角的准确预报；然而这两个方法均不能判定断失翼煤层位置，进而不能根据煤巷所在盘煤层错断位置及断失翼煤层位置反演出断层落差参数。

为解决此问题，专利号为：201310123575.8的中国发明专利提出了基于单一炮检对观测系统的煤巷超前探测断失翼煤层的方法，利用煤层断点绕射波反演出断失翼煤层位置，该方法利用一个X、Z两分量接收点地震记录计算出断点的绕射波主极化方向，通过接收点的二维坐标及主极化方向形成一条射线，以接收点为圆心并以断点绕射波距离为半径形成一个圆弧，射线与圆弧相交即为断失翼煤层位置。与上述专利类似，201610316770.6的中国发明专利提出了一种突出煤层巷道小断层超前定性预报方法，通过顶板或底板的两个接收点的射线相交，确定断点位置。但是，上述方法都存在很大的局限性，主要体现在：1、上述方法对主极化方向确定的精度要求极高，一旦得出的方向略有误差则会导致相交得出的断失翼煤层位置偏差很大，然而煤矿井下实际地震记录复杂导致主极化方向的求解误差很大；2、该方法是一个二维勘探方法，而实际断失翼煤层断点处于一个三维空间，而该方法无法确定其三维坐标位置。综上所述，现有的方法均不能达到断失翼煤层断点的精细探测需求。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于希尔伯特极化成像的断点三维精细定位方法，能确定断失翼煤层断点的三维坐标；并能有效降低测量误差对探测的影响，从而提高探测断失翼煤层断点的精确度。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于希尔伯特极化成像的断点三维精细定位方法，该方法的具体步骤为：

A、在煤巷迎头且底板下方2m位置布设一个激发点，用于激发地震波；在激发点后方的巷道一侧帮设置偶数个三分量检波器，偶数个三分量检波器等间距排列并与激发点位置处于同一条直线上、且该直线与巷道走向平行；

B、在激震点向迎头前方激发地震波，然后各个三分量检波器实时接收反馈的地震波并传递给地震记录仪；

C、地震记录仪根据各个三分量检波器接收的地震波绘制成地震波形图，然后根据地震波形图得出每个三分量检波器的断失翼煤层断点绕射波组；

D、对步骤C中得出的断失翼煤层断点绕射波组采用基于希尔伯特变换复协方差矩阵极化分析方法进行处理，分别获得各个三分量检波器的主极化方向射线；

E、根据希尔伯特极化成像确定断失翼煤层断点位置，具体过程为：