[发明专利]一种煤矿工作面透射地震体波与槽波分离方法

说明书

本发明提出了一种煤矿工作面透射地震体波与槽波分离方法，主要包括如下步骤：首先，读取透射地震数据，按透射波观测系统设置道间距数组；然后，将采样时间平方，对平方后的数组以最小间隔线性插值，并对地震数据线性插值，得到抛物线形式数据体；最后，在频率域内对有效频段采用快速迭代收缩阈值法求解稀疏Radon反问题，利用透射体波和槽波的传播速度和走时差异，在时间‑慢度域内对透射体波与槽波进行分离，应用Radon反变换将采样时间开平方，即可得分离后的透射体波和槽波。本发明采用高分辨率稀疏Radon变换对煤矿工作面透射波进行分离，无需输入任何经验参数，相比其它方法具有简单易行，分离效果好的特点。

技术领域

本发明涉及一种煤矿工作面透射地震体波与槽波分离方法，属于矿井地震数据处理领域。

背景技术

我国煤炭资源丰富，分布广，但煤层赋存地质条件差，致灾因素多，地面地震勘探技术精度低，无法满足煤矿企业安全生产的需求，而在煤矿工作面内开展透射地震勘探为精细查明工作面内的地质情况提供了可能。

相对于围岩，煤层速度低，在煤层内激发地震波会产生沿顶底板传播的体波、和在煤层内传播的体波和槽波。沿顶底板传播的体波速度快，携带了顶底板地层的信息；在煤层内传播的体波和槽波速度慢，主要反映煤层内地质情况。将这两种速度大小不一的地震波分离，是煤矿工作面透射地震成像分析的基础。已有的研究主要是从不同类型地震波偏振方向的不同来开展研究工作(冯磊,杜艳艳,李松营,姚小帅,杨艳军.透射法典型槽波数据波场分析[J].地球物理学进展,2018,33(02):590-595.)，需要输入一些经验参数，易受主观因素影响。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提出了一种无需输入经验参数的煤矿工作面透射地震体波与槽波分离方法，其步骤如下：

步骤1，读取煤矿工作面透射地震数据，按透射波观测系统设置道间距数组；

步骤2，将采样时间平方，对平方后的数组以最小间隔线性插值，并对地震数据线性插值，得到抛物线形式数据体；

步骤3，在频率域内对有效频段采用快速迭代收缩阈值法求解稀疏Radon反问题；

步骤4，在时间-慢度域内对透射体波与槽波进行分离，对分离数据体应用Radon反变换并将采样时间开平方，即可得到分离后的体波和槽波。

所述步骤3中的具体求解过程如下：

步骤3.1，对插值后的地震数据体进行频谱分析，分析该数据体的有效频段；

步骤3.2，在频率域内，对有效频段的每一频率均采用快速迭代收缩阈值法求解稀疏反演问题：

式中，D为频率域内地震数据，M为频率域内Radon变换数据体，L为频率域Radon变换算子，λ是正则化因子；

步骤3.3，判断有效频段是否处理完毕，如未完，则返回步骤3.2，如已计算完，则输出频率域内Radon变换数据体M，进行傅里叶反变换，得到时间-慢度域数据体。

所述步骤4中的具体过程如下：

步骤4.1，由于透射体波传播速度大于透射槽波，在步骤3求得的透射波时间-慢度域分布区图中，分布在时间小，慢度小区域的为体波，时间大，慢度大区域的为槽波；

步骤4.2，对分离出的时间-慢度域数据进行傅里叶变换，然后利用频率域抛物线Radon反变换得到抛物线形式地震数据体，对数据体进行傅里叶反变换并对采样时间开平方，抽取相应时间的地震数据即得到分离后的透射体波和槽波数据体。

本发明的有益效果是：采用高分辨率稀疏Radon变换对煤矿工作面透射体波与槽波进行分离，无需输入任何经验参数，相比其它方法简单易行，分离效果好。

附图说明