一种基于突出煤层巷道的超前探测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于突出煤层巷道的超前探测方法，包括：确定监测区域的初步地震波传播速度，利用主动震源对监测区域进行巷道锤击；获取主动震源锤击的地震波信号，根据地震波信号对初步地震波传播速度进行校正，得到目标地震波传播速度；对地震波信号进行事件检测得到煤岩体微破裂信号事件；根据目标地震波传播速度对煤岩体微破裂信号事件进行人工微调，得到微调信号事件；对微调信号事件进行定位计算，得到微调信号事件定位结果；对微调信号事件进行震源机制解，得到煤岩体微破裂形成机制；对微调信号事件进行双差成像，反演得到速度场；根据微调信号事件定位结果、煤岩体微破裂形成机制、速度场刻画巷道迎头前方不良地质体的展布特征。

【技术实现步骤摘要】
一种基于突出煤层巷道的超前探测方法
本专利技术涉及煤矿安全
，尤其涉及一种基于突出煤层巷道的超前探测方法。
技术介绍
目前，突出煤层巷道超前探测有钻探法、电磁波法和传统地震法。钻探法是在巷道迎头前方直接打孔，查看地层岩性、瓦斯富集情况、构造等；电磁波法是基于电阻率等岩石电属性分析围岩的视电阻率等，从而判断测点附近的地质条件；传统地震法是基于地震反射波信息，分析巷道地质情况。钻探法探测区域有限，且施工过程中设备笨重，施工费用高，占用正规循环施工时间长，一次有效探测受限较多，频繁操作费时费力。电磁波法受现场杂散电流及电气设备干扰较大，掘进巷道中存在割煤机，因此，探测过程中会产生较多的地质异常探测虚报。传统地震法主要是基于地面三维地震及巷道地震超前探测，均为地震反射波法。传统三维地震成本高，且受地表环境及突出煤层埋深影响导致探测精度降低，难以有效探测巷道前方地质异常体。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种基于突出煤层巷道的超前探测方法；本专利技术提出的一种基于突出煤层巷道的超前探测方法，包括：S1、根据监测区域地质资料确定监测区域的初步地震波传播速度；S2、利用主动震源对监测区域进行巷道锤击；S3、通过微震传感器获取主动震源锤击的地震波信号，并根据地震波信号对初步地震波传播速度进行校正，确定监测区域的目标地震波传播速度；S4、对地震波信号进行信号识别和预处理，得到预处理地震波信号；S5、对预处理地震波信号进行事件检测，得到煤岩体微破裂信号事件；S6、根据目标地震波传播速度对煤岩体微破裂信号事件定位的纵波、横波进行人工微调，得到微调煤岩体微破裂信号事件；S7、通过坍塌网格搜索定位、包含方位角信息的双差地震走时定位法及目标地震波传播速度对微调煤岩体微破裂信号事件进行定位计算，得到煤岩体微破裂信号事件定位结果；S8、对微调煤岩体微破裂信号事件进行震源机制解，得到煤岩体微破裂形成机制；S9、对微调煤岩体微破裂信号事件进行双差成像计算，反演得到速度场；S10、根据煤岩体微破裂信号事件定位结果、煤岩体微破裂形成机制、速度场刻画巷道迎头前方不良地质体的展布特征。优选地，步骤S4，具体包括：对地震波信号进行信号识别；对识别的地震波信号进行去直流与倾斜、带通滤波、陷波及波形叠加处理，得到预处理地震波信号。优选地，步骤S5，具体包括：通过用STA算法和/或LTA算法对预处理地震波信号进行事件检测，得到煤岩体微破裂信号事件。本专利技术中，对巷道迎头前方与掘进巷道的工作面进行超前探测，避免了钻探法的单孔探测，且在电磁波法、传统地震法巷道超前探测的基础上，增加了掘进巷道的工作面超前探测；不受现场金属设备影响，在突出煤层巷道可以安全使用，且能与巷道掘进生产施工同时进行，不影响工程进度；通过事件定位及地层速度场成像，探测巷道及掘进工作面前方的地质异常情况；全天24小时实时数据采集、处理、分析，相比较于钻探法、电磁波法及传统地震法的间隔超前探测，具有随掘实时超前探测优势。附图说明图1为本专利技术提出的一种基于突出煤层巷道的超前探测方法的流程示意图。具体实施方式参照图1，本专利技术提出的一种基于突出煤层巷道的超前探测方法，包括：步骤S1，根据监测区域地质资料确定监测区域的初步地震波传播速度。在具体方案中，由于微震事件空间定位涉及到煤岩体地震波传播速度，对于监测区域(未知区域)其地震波传播速度是未知的，因此，只能通过监测区域所在的大区域(包括监测区域)内煤岩体的地质资料信息，去确定监测区域煤岩体地震波传播速度，为微震事件空间定位提供前提。步骤S2，利用主动震源对监测区域进行巷道锤击。步骤S3，通过微震传感器获取主动震源锤击的地震波信号，并根据地震波信号对初步地震波传播速度进行校正，确定监测区域的目标地震波传播速度。在具体方案中，根据地质资料获得的地震波传播速度只是一个相对基础，对于微震事件空间定位精度要求来讲，定位精度不够高，因此，需要利用主动震源对监测区域进行巷道锤击，不断计算、校正、优化根据地质资料获得的地震波传播速度，使微震事件的空间定位精度更高。步骤S4，对地震波信号进行信号识别和预处理，得到预处理地震波信号。本步骤具体包括：对地震波信号进行信号识别；对识别的地震波信号进行去直流与倾斜、带通滤波、陷波及波形叠加处理，得到预处理地震波信号。在具体方案中，提高地震波信号的质量(提高地震波信号的信噪比)，因为检测系统在采集、存储原始地震波信号的过程中，会受到现场煤矿生产活动的影响，比如噪音干扰等会掺杂到地震波信号中，形成一个复合波，因此，通过上述处理，剔除现场生产活动干扰信号，提高原始地震波信号的质量。步骤S5，对预处理地震波信号进行事件检测，得到煤岩体微破裂信号事件。本步骤具体包括：通过用STA算法和/或LTA算法对预处理地震波信号进行事件检测，得到煤岩体微破裂信号事件。步骤S6，根据目标地震波传播速度对煤岩体微破裂信号事件定位的纵波、横波进行人工微调，得到微调煤岩体微破裂信号事件。步骤S7，通过坍塌网格搜索定位、包含方位角信息的双差地震走时定位法及目标地震波传播速度对微调煤岩体微破裂信号事件进行定位计算，得到煤岩体微破裂信号事件定位结果。在具体方案中，基于坍塌网格搜索定位、包含方位角信息的双差地震走时定位法及目标地震波传播速度对微调煤岩体微破裂信号事件进行定位计算，可以使得微震事件空间定位精度更高。步骤S8，对微调煤岩体微破裂信号事件进行震源机制解，得到煤岩体微破裂形成机制。在具体方案中，根据微震事件的震源机制解，判断煤岩体的破裂类型，为判断不良地质体做准备。步骤S9，对微调煤岩体微破裂信号事件进行双差成像计算，反演得到速度场。步骤S10，根据煤岩体微破裂信号事件定位结果、煤岩体微破裂形成机制、速度场刻画巷道迎头前方不良地质体的展布特征。在具体方案中，若突出煤层巷道迎头前方及掘进工作面内含有不良地质体，包括瓦斯富集区、陷落柱、断层、富水带等，随着巷道掘进过程中割煤机切割煤岩体形成的扰动，巷道迎头前方煤岩体原应力平衡状态会受到破坏，从而导致煤岩体发生破裂以弹性波形式向外辐射，传播过程中经过巷道前方不良地质体后被布设在巷道后方工作面两侧掘进巷道内的煤矿用微震传感器进行弹性波实时接收(全天24小时)，基于人工精细定位、地层速度场成像处理，实现突出煤层巷道随掘超前探测，指导煤矿安全施工。本实施方式中，对巷道迎头前方与掘进巷道的工作面进行超前探测，避免了钻探法的单孔探测，且在电磁波法、传统地震法巷道超前探测的基础上，增加了掘进巷道的工作面超前探测；不受现场金属设备影响，在突出煤层巷道可以安全使用，且能与巷道掘进生产施工同时进行，不影响工程进度；通过事件定位及地层速度场成像，探测巷道及掘进工作面前方的地质异常情况；全天24小时实时数据采集、处理、分析，相比较于钻探法、电磁波法及传统地震法的间隔超前探测，具有随掘实时超前探测优势。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，根据本专利技术的技术方案及其专利技术构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于突出煤层巷道的超前探测方法，其特征在于，包括：S1、根据监测区域地质资料确定监测区域的初步地震波传播速度；S2、利用主动震源对监测区域进行巷道锤击；S3、通过微震传感器获取主动震源锤击的地震波信号，并根据地震波信号对初步地震波传播速度进行校正，确定监测区域的目标地震波传播速度；S4、对地震波信号进行信号识别和预处理，得到预处理地震波信号；S5、对预处理地震波信号进行事件检测，得到煤岩体微破裂信号事件；S6、根据目标地震波传播速度对煤岩体微破裂信号事件定位的纵波、横波进行人工微调，得到微调煤岩体微破裂信号事件；S7、通过坍塌网格搜索定位、包含方位角信息的双差地震走时定位法及目标地震波传播速度对微调煤岩体微破裂信号事件进行定位计算，得到煤岩体微破裂信号事件定位结果；S8、对微调煤岩体微破裂信号事件进行震源机制解，得到煤岩体微破裂形成机制；S9、对微调煤岩体微破裂信号事件进行双差成像计算，反演得到速度场；S10、根据煤岩体微破裂信号事件定位结果、煤岩体微破裂形成机制、速度场刻画巷道迎头前方不良地质体的展布特征。

【技术特征摘要】
1.一种基于突出煤层巷道的超前探测方法，其特征在于，包括：S1、根据监测区域地质资料确定监测区域的初步地震波传播速度；S2、利用主动震源对监测区域进行巷道锤击；S3、通过微震传感器获取主动震源锤击的地震波信号，并根据地震波信号对初步地震波传播速度进行校正，确定监测区域的目标地震波传播速度；S4、对地震波信号进行信号识别和预处理，得到预处理地震波信号；S5、对预处理地震波信号进行事件检测，得到煤岩体微破裂信号事件；S6、根据目标地震波传播速度对煤岩体微破裂信号事件定位的纵波、横波进行人工微调，得到微调煤岩体微破裂信号事件；S7、通过坍塌网格搜索定位、包含方位角信息的双差地震走时定位法及目标地震波传播速度对微调煤岩体微破裂信号事件进行定位计算，得到煤...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建斌，范毅伟，王玉禄，李耀谦，霍晶晶，查华胜，
申请(专利权)人：阳泉煤业集团股份有限公司，安徽万泰地球物理技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14