[发明专利]一种适用于煤层底板复杂陷落柱的全波形反演方法

权利要求书

1.一种适用于煤层底板复杂陷落柱的全波形反演方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：

A、在煤层工作面一侧的巷道壁相互等间距布设多个震源；在煤层工作面另一侧的巷道壁相互等间距布设多个检波器，多个检波器均通过连接主线与采集基站及采集主机连接，使检波器、采集基站及采集主机形成地震观测系统；激发多个震源，通过地震观测系统接收观测数据并获得各个地震子波；

B、先构建基于卷积型的目标函数，具体定义如下：

式中，d是观测数据，u是合成数据，x_r是检波器的位置参数，*是时间卷积算子，x_ref表示提取参考道的位置参数；表示欧式范数，m＝(v_p，v_s)为速度场模型参数；

其中合成数据中的正传波场通过弹性波动方程合成，具体公式如下：

L[m(x)]u(x,t；m)＝s(x_s,t) (2)

其中，x_s是震源坐标，L[]是弹性波正演模拟算子，u(x,t；m)是正传波场，s(x_s,t)为震源；

然后将步骤A中获得的地震子波及震源坐标代入公式(2)，计算得出震源的正传波场；

C、利用拉格朗日伴随方法获得模型参数的梯度，弹性波动方程的伴随方程为：

其中表示伴随算子，u′(x,t；m)表示反传波场，伴随源s′(x_r,t)为：

其中表示互相关运算；

根据公式(4)计算得出基于卷积型的目标函数对应的伴随源，然后将求取的伴随源代入公式(3)中进行数据模拟，最终获得伴随源的反传波场；

D、先确定速度场模型参数m＝(v_p，v_s)的梯度表达式如下：

其中表示正传波场u(x,t；m)的应力波场变量，表示反传波场u′(x,t；m)的应力波场变量；v_p为纵波速度，v_s为横波速度；

将步骤B计算出的正传波场和步骤C计算出的反传波场代入到公式(5)中，最终计算得到速度场模型参数的梯度；

E、采用共轭梯度方法求取更新方向，根据得到的梯度对速度场模型参数进行迭代更新，直至数据残差达到设定阈值或迭代更新次数达到预设值，停止迭代更新确定速度场模型参数，此时采用该速度场模型参数的速度场模型进行全波形反演。

2.根据权利要求1所述的一种适用于煤层底板复杂陷落柱的全波形反演方法，其特征在于，所述步骤E的具体过程为：

采用共轭梯度方法求取更新方向Δm_k+1，

其中下标k表示迭代次数，s_k是用于计算共轭方向的一个中间变量，上标T表示矩阵转置，更新后的速度场模型为：

其中，t_k表示选取的更新步长，t_kΔm_k+1即为此次迭代过程中速度场模型参数的更新量；

通过对速度场模型参数进行迭代更新，直至数据残差达到设定阈值或迭代更新次数达到预设值，停止迭代更新确定速度场模型参数，此时采用该速度场模型参数的速度场模型进行全波形反演。

3.根据权利要求1所述的一种适用于煤层底板复杂陷落柱的全波形反演方法，其特征在于，所述步骤A中在煤层工作面的切眼处等间距设有一排检波器，使其与煤层工作面另一侧的巷道壁内设置的检波器形成L型观测系统。