一种针对工作面陷落柱的波速与衰减CT联合成像方法技术

本发明专利技术涉及煤矿采煤工作面物探技术领域，公开了一种针对工作面陷落柱的波速与衰减CT联合成像方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：工作面体波透射CT观测系统布置；步骤二：工作面体波透射炮集提取；步骤三：对各个检波点接收到的透射体波信号进行质心频率特征提取。本发明专利技术利用波速CT成像和衰减CT成像的联合反演，能够相对准确地反应异常体的实际位置，在获取最优波速图像后，进行衰减成像，所得图像能准确反应模型衰减系数的相对变化值。波速与衰减CT成像的联合反演，综合利用地震波运动学特征和动力学特征进行联合解释，保证地震射线的分布是在迭代过程渐变的，从而保证Q值的CT计算迭代过程更加稳定，使Q值CT成像效果更佳。使Q值CT成像效果更佳。使Q值CT成像效果更佳。

【技术实现步骤摘要】
一种针对工作面陷落柱的波速与衰减CT联合成像方法


[0001]本专利技术涉及煤矿采煤工作面物探
，尤其涉及一种针对工作面陷落柱的波速与衰减CT联合成像方法。

技术介绍

[0002]地震CT成像是近年来发展起来的工程地球物理勘探方法。它通过对地震波穿越地质体的走时和能量变化的观测，经计算机处理，重建地质体内部的结构图像。它是数字观测技术与计算机成像技术的有机结合，是工程探测技术的最新发展。20世纪90年代以来，不论是利用天然地震数据还是人工地震数据的地震CT成像方法在认识地球的基础研究领域不断扩展，在资源勘探、工程勘探、环境保护、文物调查、防灾减灾等许多应用领域都得到实验性研究并取得有效的进展。但目前的地震CT反演成像主要利用体波的波速参数，单一参数对地质目标体分辨效果较差。尤其是针对煤矿工作面内部的小构造及隐伏陷落柱等异常体，常规地震CT反演成像很难精细划分小异常区。
[0003]相比于速度信息，地震波的衰减信息更能反应地质介质的特征变化，加强对地震波衰减信息的提取与反演成像技术研究可进一步提高地质解释准确率，因此将波速CT成像和衰减CT联合起来对工程地质性质做综合性的研究十分必要，通过对地震波的速度和衰减特征进行联合反演，进一步提高地质探测解释的准确率，对煤矿的安全生产具有重要的意义。

技术实现思路

[0004]为解决
技术介绍
中所提出的技术问题，本专利技术提供一种针对工作面陷落柱的波速与衰减CT联合成像方法。
[0005]本专利技术采用以下技术方案实现：一种针对工作面陷落柱的波速与衰减CT联合成像方法，包括如下步骤：
[0006]步骤一：工作面体波透射CT观测系统布置；
[0007]所述步骤一中，在工作面两巷及切眼间隔一定距离Δx布置地震传感器，各传感器与地震仪相连，形成围面地震接收观测系统，在围面地震传感器测线上，间隔2Δx布置震源点，形成围面透射地震CT观测系统。所述震源点应避开传感器位置，布置在地震传感器之间
[0008]步骤二：工作面体波透射炮集提取；在步骤二中，激发震源且不同时激发所有震源，当其中一震源激发时，地震波经工作面透射至对面巷道，围面地震测线上的三分量地震传感器同时接收地震信号，所有震源依次激发完成后，去除同巷道激发
‑
同巷道接收的反射地震数据，仅保留一巷道激发
‑
另一巷道接收的地震数据，形成工作面体波透射炮集。
[0009]步骤三：对各个检波点接收到的透射体波信号进行质心频率特征提取；所述步骤三中，还包括如下子步骤：
[0010](1)在时域震源或检点波信号中选择需要做频谱分析的时域段，人工判断并拾取地震信号初至，然后再选择过零点处，记录过零点时间，这样频谱分析的时域段就等于过零
点处时间减初至处时间，完成后保存成文件；
[0011](2)求炮点或检波点的质心频率和方差，对于给定的具有传输函数T(f)的线性介质，震源信号的振幅谱S(f)和接收信号的振幅谱R(f)的关系为：R(f)＝T(f)S(f)，震源振幅谱的质心频率f
s
及方差σ
s2
为；
[0012][0013][0014]同理，接收点的质心频率f
R
和方差σ
R2
为：
[0015][0016][0017]由于实际的信号是离散的，可以写成：fir和End是指有效频段的起始和终止点，且有效频段完全也可以在软件中人工调节，求检波点的质心频率和震源类似。
[0018]步骤四：将震波初至的旅行时与质心频率特征进行速度和衰减CT联合成像。所述步骤四中还包括如下子步骤：
[0019](1)地震初至旅行时速度反演，调整反演网格精度，使各网格满足10次以上的覆盖次数，用重建的联合迭代重建技术(SIRT)进行图像重建，获取最优波速图像；
[0020](2)在速度反演结束后记录下地震射线的路径，然后根据反演速度分布计算出各条地震射线在每个网格内的旅行时，并存成文件；
[0021](3)将离散化后得到：
[0022][0023][0024]由SIRT算法可求得衰减因子α0及品质因子Q，表示第j条射线经过的第i号网格的射线长度，t
ij
是第j条射线经过的第i号网格的震波旅行时，j是射线号(1≤j≤m)，i是网
格号(1≤i≤n)，射线总条数有m条，网格总个数有n个；
[0025](4)以上由波速CT成像获得射线路径，再依照此路径进行衰减CT反演，即实现了波速与衰减CT的联合反演。
[0026]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0027]本专利技术与常规单一参数波速CT反演方法相比，利用波速CT成像和衰减CT成像的联合反演，能够相对准确地反应异常体的实际位置，在获取最优波速图像后，进行衰减成像，所得图像能准确反应模型衰减系数的相对变化值。波速与衰减CT成像的联合反演，综合利用地震波运动学特征和动力学特征进行联合解释，保证地震射线的分布是在迭代过程渐变的，从而保证Q值的CT计算迭代过程更加稳定，使Q值CT成像效果更佳。
附图说明
[0028]图1为本专利技术的工作面地震探测观测系统的示意图；
[0029]图2为本专利技术中波速CT反演结果；
[0030]图3为本专利技术中波速与衰减CT联合成像结果图。
具体实施方式
[0031]下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
[0032]一种针对工作面陷落柱的波速与衰减CT联合成像方法，包括如下步骤：
[0033]步骤一：工作面体波透射CT观测系统布置；
[0034]所述步骤一中，在工作面两巷及切眼间隔一定距离Δx布置地震传感器，各传感器与地震仪相连，形成围面地震接收观测系统，在围面地震传感器测线上，间隔2Δx布置震源点，形成围面透射地震CT观测系统。所述震源点应避开传感器位置，布置在地震传感器之间
[0035]步骤二：工作面体波透射炮集提取；在步骤二中，激发震源且不同时激发所有震源，当其中一震源激发时，地震波经工作面透射至对面巷道，围面地震测线上的三分量地震传感器同时接收地震信号，所有震源依次激发完成后，去除同巷道激发
‑
同巷道接收的反射地震数据，仅保留一巷道激发
‑
另一巷道接收的地震数据，形成工作面体波透射炮集。
[0036]步骤三：对各个检波点接收到的透射体波信号进行质心频率特征提取；所述步骤三中，还包括如下子步骤：
[0037](1)在时域震源或检点波信号中选择需要做频谱分析的时域段，人工判断并拾取地震信号初至，然后再选择过零点处，记录过零点时间，这样频谱分析的时域段就等于过零点处时间减初至处时间，完成后保存成文件；
[0038](2)求炮点或检波点的质心频率和方差，对于给定的具有传输函数T(f)的线性介质，震源信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对工作面陷落柱的波速与衰减CT联合成像方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：工作面体波透射CT观测系统布置；步骤二：工作面体波透射炮集提取；步骤三：对各个检波点接收到的透射体波信号进行质心频率特征提取；步骤四：将震波初至的旅行时与质心频率特征进行速度和衰减CT联合成像。2.如权利要求1所述的一种针对工作面陷落柱的波速与衰减CT联合成像方法，其特征在于，所述步骤一中，在工作面两巷及切眼间隔一定距离Δx布置地震传感器，各传感器与地震仪相连，形成围面地震接收观测系统，在围面地震传感器测线上，间隔2Δx布置震源点，形成围面透射地震CT观测系统。3.如权利要求2所述的一种针对工作面陷落柱的波速与衰减CT联合成像方法，其特征在于，所述震源点应避开传感器位置，布置在地震传感器之间。4.如权利要求1所述的一种针对工作面陷落柱的波速与衰减CT联合成像方法，其特征在于，在步骤二中，激发震源且不同时激发所有震源，当其中一震源激发时，地震波经工作面透射至对面巷道，围面地震测线上的三分量地震传感器同时接收地震信号，所有震源依次激发完成后，去除同巷道激发
‑
同巷道接收的反射地震数据，仅保留一巷道激发
‑
另一巷道接收的地震数据，形成工作面体波透射炮集。5.如权利要求1所述的一种针对工作面陷落柱的波速与衰减CT联合成像方法，其特征在于，所述步骤三中，还包括如下子步骤：(1)在时域震源或检点波信号中选择需要做频谱分析的时域段，人工判断并拾取地震信号初至，然后再选择过零点处，记录过零点时间，这样频谱分析...

【专利技术属性】
技术研发人员：金学良，周官群，李忠凯，任川，李宁，姜凯，王亚飞，梁希凯，崔颖，赵宏达，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：