[发明专利]矿井工作面裂隙各向异性P波探测方法

摘要

一种矿井工作面裂隙各向异性P波探测方法，属于矿井工作面内裂隙发育异常区的探测方法。P波探测方法的技术方案为：1）在矿井工作面中的一条巷道布置激发点；2）布置接收弹性P波信号的检波器组；3）原始单炮地震记录的获得；4）P波初至时间的拾取；5）炮点一侧巷道各向异性参数的计算；6）检波点一侧巷道各向异性参数的计算；7）共中心透射点连线各向异性参数的计算；8）矿井工作面裂隙各向异性分布的获得。本发明提高了矿井工作面内裂隙发育异常体的探测精度，使矿井工作面内裂隙发育密度和发育方位的定量探测成为可能，具有探测真实、可靠，探测方法科学、简捷，探测结果定量、直观、高精度，完全满足矿井工作面安全生产要求。

主权项

1.一种矿井工作面裂隙各向异性P波探测方法，其特征是：矿井工作面裂隙各向异性弹性P波探测方法所采用的技术方案为：1）在矿井工作面中的一条巷道布置激发点；2）布置接收弹性P波信号的检波器组；3）原始单炮地震记录的获得；4）P波初至时间的拾取；5）炮点一侧巷道各向异性参数的计算；6）检波点一侧巷道各向异性参数的计算；7）共中心透射点连线各向异性参数的计算；8）矿井工作面裂隙各向异性分布的获得；具体方法如下：1）首先在矿井工作面中的一条巷道布置激发点，激发参数如下：位置：矿井工作面中靠近需探测煤体一侧；激发方式：炸药；激发钻孔深度：2~3m；激发药量：0.2~0.5Kg；钻孔位置：需探测煤体中部；钻孔方向：沿煤层方向；激发点间距：8~16m；雷管类型：瞬爆雷管；2）在工作面另外可布置接收检波器的巷道布置接收弹性P波信号的检波器组，接收参数如下：位置：矿井工作面中靠近需探测煤体一侧；检波器布置方式：将检波器的尾锥紧固到锚杆上；锚杆位置：需探测煤体中部；检波器方向：沿煤层方向；检波点间距：8~16m；记录方式：检波器通过大线连接到数字地震仪上；3）原始单炮地震记录的获得；首先，逐个引爆钻孔炸药，激发地震波；同时，对应接收排列中的检波器接收地震波；最后，依次移动激发点和接收排列，完成矿井工作面中布置的所有激发点和接收的激发和接收；4）P波初至时间的拾取；首先，将测量获得的激发点和接收点坐标输入资料处理软件，并建立激发点和接收点之间相互关系的空间属性；其次，将获得的单炮地震数据导入到资料处理软件，并在资料处理软件中拾取共炮点道集中的P波初至——波峰、波谷或过零点；其次，利用建立的空间属性关系对P波初至时间进行重排，从而获得共检波点的P波初至时间道集；最后，利用建立的空间属性关系，计算出共中心透射点的坐标，并对P波初至时间进行重排，从而获得共中心透射点的P波初至时间道集；5）炮点一侧巷道各向异性参数的计算；首先，选取炮点道集数据，通过计算炮点到其对应检波点P波传播速度的平均值Vpavg，并以此平均值减去一个固定值作为最小P波速度Vpmin的初值；其次，以公式一为基础，给以一定的步长，循环迭代Vpmin、裂隙方位角φ和裂隙各向异性参数δ，并以均方差最小的参数组合作为所计算炮点的裂隙方位角φ和裂隙各向异性参数δ；最后，依次将所有的炮点按照相同的方式处理，获得所有炮点位置的裂隙方位角φ和裂隙各向异性参数δ；公式一其中，t’_i是每个实际P波初至时间，x为炮点到检波点的水平距离，h为炮点到检波点的垂直距离，为炮点到检波点连续的方位，φ为裂隙方位，δ为裂隙各向异性参数；6）检波点一侧巷道各向异性参数的计算；首先，选取检波点道集数据，通过计算检波点到其对应炮点P波传播速度的平均值Vpavg，并以此平均值减去一个固定值作为最小P波速度Vpmin的初值；其次，以公式一为基础，给以一定的步长，循环迭代Vpmin、裂隙方位角φ和裂隙各向异性参数δ，并以均方差最小的参数组合作为所计算检波点的裂隙方位角φ和裂隙各向异性参数δ；最后，依次将所有的检波点按照相同的方式处理，获得所有检波点位置的裂隙方位角φ和裂隙各向异性参数δ；7）共中心透射点连线各向异性参数的计算；首先，选取共中心透射点道集数据，计算通过共中心透射点的所有路径的P波速度平均值Vpavg，并以此平均值减去一个固定值作为最小P波速度Vpmin的初值；其次，以公式一为基础，给以一定的步长，循环迭代Vpmin、裂隙方位角φ和裂隙各向异性参数δ，并以均方差最小的参数组合作为所计算共中心透射点的裂隙方位角φ和裂隙各向异性参数δ；最后，依次将所有的共中心透射点按照相同的方式处理，获得所有共中心透射点位置的裂隙方位角φ和裂隙各向异性参数δ；8）矿井工作面裂隙各向异性分布的获得；通过上述处理之后，每一个炮点、检波点和共中心透射点都可以获得各向异性参数δ和裂隙方位角φ的值；按照其坐标位置，对其进行重排序，再通过插值算法——径向基函数算法或克里金算法，对其进行插值处理，即可以获得各向异性参数δ和裂隙方位角φ在矿井工作面中的分布图；其中，各向异性参数δ越大，说明裂隙越发育；各向异性参数δ越小，说明裂隙不发育；裂隙方位角φ指示矿井工作面中裂隙的发育方位。