煤矿采空区无源地震探测方法技术

本发明专利技术公开一种煤矿采空区无源地震探测方法，所述方法包括在采空区设置观测台阵，所述观测台阵由若干地震仪按照台阵排布方法排布形成，其中所述台阵排布方法为：以所述观测区域的中心为台阵圆心，以n个预定接收半径为半径形成n重以所述台阵圆心为圆心的同心圆环，在所述台阵圆心位置布置一台地震仪，并分别在每一重圆环上均匀布置三台地震仪；所述地震仪采集采空区的微动观测数据，基于所述微动观测数据计算频率谱和自相关函数，拟合贝塞尔函数，计算相速度得到频散曲线，反演S波速度结构；基于所述反演S波速度彩色剖面判定煤层采空区的分布情况。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种，所述方法包括在采空区设置观测台阵，所述观测台阵由若干地震仪按照台阵排布方法排布形成，其中所述台阵排布方法为：以所述观测区域的中心为台阵圆心，以n个预定接收半径为半径形成n重以所述台阵圆心为圆心的同心圆环，在所述台阵圆心位置布置一台地震仪，并分别在每一重圆环上均匀布置三台地震仪；所述地震仪采集采空区的微动观测数据，基于所述微动观测数据计算频率谱和自相关函数，拟合贝塞尔函数，计算相速度得到频散曲线，反演S波速度结构；基于所述反演S波速度彩色剖面判定煤层采空区的分布情况。【专利说明】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
微动的理论基础由Aki (1957年)和Capon(1969年)提出，即从天然地震信号中提取面波相速度频散曲线的方法。主要应用于探测地下深部结构，应用领域涉及地质勘察、城市活断层调查、工程地基勘察和场地稳定性评价及城市建设等多个领域。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种对自然界没有破坏，施工方便且对采空区的探测效果好的。为达到上述目的，本专利技术，所述方法包括:在采空区设置观测台阵，所述观测台阵由若干地震观测仪按照台阵排布方法排布形成，其中所述台阵排布方法为:以所述观测区域的中心为台阵圆心，以η个预定接收半径为半径形成η重以所述台阵圆心为圆心的同心圆环，在所述台阵圆心位置布置一台地震仪，并分别在每一重圆环上均匀布置三台地震仪，所述地震仪采集采空区的微动观测数据；基于所述微动观测数据计算频率谱和自相关函数，拟合贝塞尔函数，计算相速度得到频散曲线，反演S波速度结构；基于所述反演S波速度彩色剖面判定煤层采空区的分布情况。进一步地，所述预定接收半径由采空区探测的目的层的深度决定，所述预定接收半径为采空区目的层的深度的1/5至1/3。本，与常规地震勘探技术相比，无需进行人工激发，只接收来自自然界的微小振动。本专利技术所述的方法借助精密地震记录仪，布置成以一个中心点和多个半径的同心圆台阵，同时接收自然界的微小振动，通过资料处理与分析，计算相速度频散曲线，反演视S波速度彩色剖面，根据剖面视速度的变化判定煤层采空情况。创造性地采用了地震记录仪拾取自然界的微小振动，不采用人工激发作为地震源，对自然环境没有任何破坏，不受外界噪声干扰，施工方便，对采空区的探测效果良好。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术的观测台阵的布置示意图；图2是本专利技术的流程。【具体实施方式】下面结合说明书附图对本专利技术做进一步的描述。如图1至2所示，本实施例，所述方法包括:在采空区设置观测台阵，所述观测台阵由若干地震观测仪按照台阵排布方法排布形成，其中所述台阵排布方法为:以所述观测区域的中心为台阵圆心，以η个预定接收半径为半径形成η重以所述台阵圆心为圆心的同心圆环，本实施例中设定了 3个半径RpR2A3,在所述台阵圆心位置布置一台地震仪Stl,并分别在每一重圆环上均匀布置三台地震仪，在半径为R1的圆环上布置有地震仪Sp S2, S3，在半径为R2的圆环上布置有地震仪S4、S5、S6,在半径为R3的圆环上布置有地震仪S7、S8、S9。所述地震仪采集采空区的微动观测数据；基于所述微动观测数据计算频率谱和自相关函数，拟合贝塞尔函数，计算相速度得到频散曲线，反演S波速度结构；基于所述反演S波速度彩色剖面判定煤层采空区的分布情况。进一步地，所述预定接收半径由采空区探测的目的层的深度决定，所述预定接收半径为采空区目的层的深度的1/5至1/3。(I)震源常规地震勘探法一般需要采用炸药、可控震源等激发人工源，对地表环境造成破坏。无源地震不用人工激发震源，仅采用地震记录仪记录野外自然界的微小振动(一般振幅为KT4-1O-2Cm,频率约为)。对环境无破坏，适合在复杂人文环境应用。采集用地震记录仪可采用传统低频地震检波器，也可采用高精度低频拾震仪，目前采用的拾震仪有国内的MD-1台阵探测仪；日本MTKV-1C微动勘察仪等。(2)观测方式常规地震勘探接收排列长度等于或大于最大目的层埋藏深度，探测500m的目的层，则需要布置大于或等于500m长的接收点，工作量大，施工速度慢。如图1所示，无源地震勘探法，是根据目的层的埋藏深度不同，选择不同的接收台阵半径，通常台阵半经约为目的层深度的1/3-1/5。施工简单，受外界地形和噪声影响小。(3)数据处理假设微动是来自各个方向的各向同性波,微动信号在时间和空间上符合平稳随机过程，而且微动中所包含的各种波中面波的一个振动模式占优势，则如图1所示的圆形观测阵列上的一点和中心点观测信号的标准化自相关函数方位平均值可以表示为:【权利要求】1.一种，其特征在于，所述方法包括: 在采空区设置观测台阵，所述观测台阵由若干地震观测仪按照台阵排布方法排布形成，其中所述台阵排布方法为:以所述观测区域的中心为台阵圆心，以η个预定接收半径为半径形成η重以所述台阵圆心为圆心的同心圆环，在所述台阵圆心位置布置一台地震仪，并分别在每一重圆环上均匀布置三台地震仪，所述地震仪采集采空区的微动观测数据；基于所述微动观测数据计算频率谱和自相关函数，拟合贝塞尔函数，计算相速度得到频散曲线，反演S波速度结构； 基于所述反演S波速度彩色剖面判定煤层采空区的分布情况。2.根据权利要求1所述的，其特征在于:所述预定接收半径由采空区探测的目的层的深度决定，所述预定接收半径为采空区目的层的深度的1/5至 1/3。【文档编号】G01V1/20GK103969678SQ201410228623【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2014年5月28日 【专利技术者】冯西会, 段中会, 许德才, 马丽, 金溪, 刘江, 沈福斌, 常宇飞, 王星明, 张奋轩, 康荔 申请人:陕西省煤田物探测绘有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤矿采空区无源地震探测方法，其特征在于，所述方法包括：在采空区设置观测台阵，所述观测台阵由若干地震观测仪按照台阵排布方法排布形成，其中所述台阵排布方法为：以所述观测区域的中心为台阵圆心，以n个预定接收半径为半径形成n重以所述台阵圆心为圆心的同心圆环，在所述台阵圆心位置布置一台地震仪，并分别在每一重圆环上均匀布置三台地震仪，所述地震仪采集采空区的微动观测数据；基于所述微动观测数据计算频率谱和自相关函数，拟合贝塞尔函数，计算相速度得到频散曲线，反演S波速度结构；基于所述反演S波速度彩色剖面判定煤层采空区的分布情况。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯西会，段中会，许德才，马丽，金溪，刘江，沈福斌，常宇飞，王星明，张奋轩，康荔，
申请(专利权)人：陕西省煤田物探测绘有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61