【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种矿井地球物理探测方法，具体是一种基于vti介质的回采工作面底板陷落柱散射波成像方法。
技术介绍
1、深部开采受底板承压水威胁大，近年来底板陷落柱突水事故频发，对安全回采造成了巨大威胁，目前，回采工作面针对陷落柱的探测以槽波方法为主.当陷落柱发育至煤层时，会破坏煤层的连续性，利用槽波的地震波属性进行探测，典型的探测方式是利用工作面的一条巷道布置检波器，另外一条巷道进行震源激发来实施ct探测。然而当陷落柱没有发育到煤层时，井下经典的槽波勘探失效，如何更好的探测这种底板陷落柱是煤矿生产迫切需求的。
2、针对煤层底板陷落柱探测一般需要用到体波信号，2021年09月10日，方金伟提出了“一种适用于煤层底板复杂陷落柱的全波形反演方法”，利用地震波全波形反演方法实现对煤层底板下方条件复杂的陷落柱进行精确定位及形态探测，但是该方法只是利用了纵横波信息，没有利用介质的散射波信号，同时全波形反演方法受限于地震记录的信噪比且受限于井下的观测角度。该方法的全波形反演的延拓算子主要利用的是有限差分算子，该方法存在很强的数值频散问题，同时该方法模拟得到波场中包含了非散射场的信息，散射波能量很小，其细节信息被一次场所淹没。另外，该方法还受计算机内存以及计算精度的限制。然而实际介质具有各向异性，，各向异性会影响地震波的走时信息，震源波场及检波点波场向下延拓过程中，高角度入射波场速度出现偏差，波前面走时不准确，成像过程中反射波无法准确归位，绕射波不能完全收敛，偏移成像同相轴能量变弱，偏移噪声明显，严重时甚至会产生虚假成像构造。>
3、本专利技术将模型介质分为背景速度v0(z)和扰动速度vper(z)，将广义屏算子与vti介质相结合，对地下介质的各向异性进行校正，同时有效地克服了有限差分法的数值频散问题，将该算子应用于回采工作面底板陷落柱中。鉴于此，首先获得地震观测数据，其次，基于震源参数计算散射波的正传波场，然后，基于地震记录计算反传波场，最后，利用互相关成像条件进行散射波成像。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于偏移成像过程中，如何将散射波信息利用起来，同时考虑到vti介质条件，基于此，提出了一种基于vti介质的回采工作面底板陷落柱散射波成像方法。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：首先，获得实际的地震记录；其次，利用vti介质的广义屏的延拓算子进行正传波场的计算，然后将观测数据作为边值条件实现地震记录的反向波场计算。最后，利用互相关成像条件进行散射波成像，获得最终的偏移成像场。
3、1.本专利技术所述的一种基于vti介质的回采工作面底板陷落柱散射波成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、步骤一：在回风巷道煤层底板位置布置n个震源，炮间距为ds米，在进风巷道煤层底板位置布置m个检波器，道间距为l米；
5、步骤二：利用设备连接震源和检波器，形成地震散射波ct探测观测系统；
6、步骤三：沿隧道建立二维坐标系，x方向为指向回风巷道，z方向为垂直于巷道侧帮，以模型边界上巷道面的中心为原点建立二维坐标系，将震源位置与两分量检波器位置归入上述的二维坐标系中；
7、步骤四：设置采样间隔为l ms，采样时间长度为t s，进行数据采集，获取实测的地震记录d(x,t)；
8、步骤五：读入模型参数v(x,z)(速度模型参数)其中横向参数为nx个，纵向深度为nz个，网格间距分别为dx和dz；
9、步骤六：通过速度模型计算对应的各向异性参数ε(x,z)和δ(x,z)，公式如下：
10、
11、其中：vmax为速度模型的最大速度，vmin为速度模型的最小速度。
12、步骤七：根据震源参数带入，利用vti介质的广义屏的延拓算子进行正传波场p(x,zj+1；ω；ε；δ)的计算，延拓算子为：
13、
14、其中：ft-1{}为傅里叶反变换，p(kx,zj；ω,ε,δ)为波场在zj处的频率域波场，p(x,zj+δz；ω,ε,δ)为波场在zj+1处的空间域波场，exp[]表示e的指数项，kx为横向波数，ω为圆频率，i为虚数单位，δs＝1/v-1/v0为速度扰动，j为第j个薄板，δε＝ε-ε0、δδ＝δ-δ0为各向异性参数扰动，δε＝ε-ε0为延拓步长，as1(z；kx)、as1(z；kx)、as1(z；kx)表达式见公式如下：
15、
16、
17、
18、其中：k0＝ω/v0，λ＝kx/k0，v0、ε0、δ0为每个层v、ε、δ的平均数。
19、步骤八：将地震记录d(x,t)作为边值条件，利用vti介质的裂步傅里叶的延拓算子(2)进行反传波场q(x,z+δz；ω；ε；δ)的计算，这个是正传的逆过程，将地震记录信号延拓至实际位置，为偏移成像提供数据，上行波计算时，(2)式中的虚部单位需要取反(相对于下行波)，但是由于是正传的逆过程，所以还需要取一次反，因此，两者公式基本一致，但是物理意义完全不同；
20、步骤九：进行互相关成像，获得最终的偏移成像结果i1(x,z)，计算公式如下：
21、i1(x,z)＝∫dωp(x,z,ω；ε；δ)q(x,z,ω；ε；δ) (6)
22、步骤十：将剩余的n-1炮分别按步骤七-步骤九进行循环，获得每一个单炮偏移成像结果i2(x,z),i3(x,z),…,in(x,z)。
23、步骤十一：将所有单炮偏移成像结果进行叠加获得最终的偏移成像结果i(x,z)：
24、i(x,z)＝i1(x,z)+i2(x,z)+…+in(x,z) (7)
25、2.根据权利要求1所述的一种基于vti介质的回采工作面底板陷落柱散射波成像方法，其特征在于，所述步骤七：
26、a、将速度模型进行薄板划分，划分成nz个薄板；
27、b、设置震源参数，相关位置参数s(xn,zn)，设置采样间隔为l ms，采样时间长度为ts，
28、c、每个薄板内将速度分解成背景速度和扰动速度，即v(x,z)＝v0(x,z)+vper(x,z)，其中v0(x,z)为一个层的速度平均数；然后将各向异性参数分解为背景参数和扰动参数，即δ(x,z)＝δ0(x,z)+δper(x,z)，ε(x,z)＝ε0(x,z)+εper(x,z)，后面均简写成；
29、d、频率-波数域的相移处理，p1(kx,zj+1；ω,ε,δ)计算公式如下：
30、p1(kx,zj+1；ω,ε,δ)＝p(kx,zj；ω,ε,δ)exp[±ikz0(z；kx)δz] (8)
31、其中：
32、e、频率-空间域的时移，p2(x,zj+δz；ω,ε,δ)计算公式如下：
33、p2(x,zj+δz；ω,ε,δ)＝p1(x,zj+δz；ω,ε,δ)exp(±iωδsδz) 本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于VTI介质的回采工作面底板陷落柱散射波成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于VTI介质的回采工作面底板陷落柱散射波成像方法，其特征在于，所述步骤七：
【技术特征摘要】
1.一种基于vti介质的回采工作面底板陷落柱散射波成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
2...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨振，方珍珠，豆浩，刘惠洲，牛成虎，曹煜，谢国鑫，董亚，宋卫文，郭小同，
申请(专利权)人：国网能源和丰煤电有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。