[發明專利]礦井工作面裂隙各向異性P波探測方法

有效

• 申請號: 201210431764.7
• 申請日: 2012-11-02
• 公開（公告）號: CN102928869A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 陳同俊
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00;G01V1/104;G01V1/20
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

1.一種礦井工作面裂隙各向異性P波探測方法，其特征是：礦井工作面裂隙各向異性彈性P波探測方法所采用的技術方案為：1）在礦井工作面中的一條巷道布置激發點；2）布置接收彈性P波信號的檢波器組；3）原始單炮地震記錄的獲得；4）P波初至時間的拾取；5）炮點一側巷道各向異性參數的計算；6）檢波點一側巷道各向異性參數的計算；7）共中心透射點連線各向異性參數的計算；8）礦井工作面裂隙各向異性分布的獲得；具體方法如下：

1）首先在礦井工作面中的一條巷道布置激發點，激發參數如下：

位置：礦井工作面中靠近需探測煤體一側；

激發方式：炸藥；

激發鉆孔深度：2~3m；

激發藥量：0.2~0.5Kg；

鉆孔位置：需探測煤體中部；

鉆孔方向：沿煤層方向；

激發點間距：8~16m；

雷管類型：瞬爆雷管；

2）在工作面另外可布置接收檢波器的巷道布置接收彈性P波信號的檢波器組，接收參數如下：

位置：礦井工作面中靠近需探測煤體一側；

檢波器布置方式：將檢波器的尾錐緊固到錨桿上；

錨桿位置：需探測煤體中部；

檢波器方向：沿煤層方向；

檢波點間距：8~16m；

記錄方式：檢波器通過大線連接到數字地震儀上；

3）原始單炮地震記錄的獲得；首先，逐個引爆鉆孔炸藥，激發地震波；同時，對應接收排列中的檢波器接收地震波；最后，依次移動激發點和接收排列，完成礦井工作面中布置的所有激發點和接收的激發和接收；

4）P波初至時間的拾取；首先，將測量獲得的激發點和接收點坐標輸入資料處理軟件，并建立激發點和接收點之間相互關系的空間屬性；其次，將獲得的單炮地震數據導入到資料處理軟件，并在資料處理軟件中拾取共炮點道集中的P波初至——波峰、波谷或過零點；其次，利用建立的空間屬性關系對P波初至時間進行重排，從而獲得共檢波點的P波初至時間道集；最后，利用建立的空間屬性關系，計算出共中心透射點的坐標，并對P波初至時間進行重排，從而獲得共中心透射點的P波初至時間道集；

5）炮點一側巷道各向異性參數的計算；首先，選取炮點道集數據，通過計算炮點到其對應檢波點P波傳播速度的平均值Vpavg，并以此平均值減去一個固定值作為最小P波速度Vpmin的初值；其次，以公式一為基礎，給以一定的步長，循環迭代Vpmin、裂隙方位角φ和裂隙各向異性參數δ，并以均方差最小的參數組合作為所計算炮點的裂隙方位角φ和裂隙各向異性參數δ；最后，依次將所有的炮點按照相同的方式處理，獲得所有炮點位置的裂隙方位角φ和裂隙各向異性參數δ；

??????????????公式一

其中，t’_i是每個實際P波初至時間，x為炮點到檢波點的水平距離，h為炮點到檢波點的垂直距離，為炮點到檢波點連續的方位，φ為裂隙方位，δ為裂隙各向異性參數；

6）檢波點一側巷道各向異性參數的計算；首先，選取檢波點道集數據，通過計算檢波點到其對應炮點P波傳播速度的平均值Vpavg，并以此平均值減去一個固定值作為最小P波速度Vpmin的初值；其次，以公式一為基礎，給以一定的步長，循環迭代Vpmin、裂隙方位角φ和裂隙各向異性參數δ，并以均方差最小的參數組合作為所計算檢波點的裂隙方位角φ和裂隙各向異性參數δ；最后，依次將所有的檢波點按照相同的方式處理，獲得所有檢波點位置的裂隙方位角φ和裂隙各向異性參數δ；

7）共中心透射點連線各向異性參數的計算；首先，選取共中心透射點道集數據，計算通過共中心透射點的所有路徑的P波速度平均值Vpavg，并以此平均值減去一個固定值作為最小P波速度Vpmin的初值；其次，以公式一為基礎，給以一定的步長，循環迭代Vpmin、裂隙方位角φ和裂隙各向異性參數δ，并以均方差最小的參數組合作為所計算共中心透射點的裂隙方位角φ和裂隙各向異性參數δ；最后，依次將所有的共中心透射點按照相同的方式處理，獲得所有共中心透射點位置的裂隙方位角φ和裂隙各向異性參數δ；

8）礦井工作面裂隙各向異性分布的獲得；通過上述處理之后，每一個炮點、檢波點和共中心透射點都可以獲得各向異性參數δ和裂隙方位角φ的值；按照其坐標位置，對其進行重排序，再通過插值算法——徑向基函數算法或克里金算法，對其進行插值處理，即可以獲得各向異性參數δ和裂隙方位角φ在礦井工作面中的分布圖；其中，各向異性參數δ越大，說明裂隙越發育；各向異性參數δ越小，說明裂隙不發育；裂隙方位角φ指示礦井工作面中裂隙的發育方位。