一种探测地下采空区和岩溶分布的方法技术

本发明专利技术提供一种探测地下采空区和岩溶分布的方法，步骤如下：步骤1，在待探测区域布设检波器和震源；步骤2，震源激发产生地震波，检波器采集地下震动信息；步骤3，进行空间方向滤波，滤除杂波，得到地下采空区和岩溶地质体的散射波和反射波，计算其能量分布谱；步骤4，对散射波和反射波进行速度扫描，确定岩体波速分布；步骤5，制定地下采空区和岩溶的形态与分布特征图。本发明专利技术提供了一种用于探测地下采空区及岩溶分布的方法，克服现有技术中不能有效探查地形和地质结构复杂背景和无水高阻采空区及岩溶的缺陷。本发明专利技术综合利用散射波和反射波，应用合成孔径偏移成像技术实现对采空区和岩溶分布的有效探测，为工程施工的安全进行提供有效保证。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工程地质勘查领域，尤其涉及一种探测地下采空区和岩溶地质灾害诊断技术。
技术介绍
自20世纪末以来，我国矿业开采秩序较为混乱，非法无序的乱采滥挖在一些矿山及其周边留下了大量的采空区，随着时间的推移，地下水和瓦斯气体充填采空区，一旦挖通就会造成透水、瓦斯爆炸等矿难。由于地下采空区具有隐伏性强、空间分布特征规律性差、 采空区顶板冒落塌陷情况难以预测等特点，因煤矿采空区引起的煤矿灾害屡屡发生，著名的王家岭矿“3 · 28”特别重大透水事故就是由于挖通采空区导致巷道被淹。因此，如何勘查地下采空区的分布范围、空间形态特征，一直是工程
的难题。岩溶形态复杂、界面极不规则，对地震波难以形成有效反射，主要以散射形式为主，信号较弱、干扰大、难以探测。在铁路、公路建设中对施工安全和施工质量有极大地威胁。当前，地下采空区和岩溶的常用探测方法主要有三维地震法、高密度电法和瞬变电磁法。其中，三维地震法是建立在反射地震理论基础之上，主要研究水平连续地层，不适合复杂、地质结构横向变化大的山区。三维地震法在山区探测的效果不佳，难于获得清楚的地质图像，更难于判断采空区的位置。高密度电法和瞬变电磁对于有填充的低阻采空区反应灵敏，但是对于未填充的高阻采空区极不敏感，这种采空区往往被漏报。这两种方法都不能有效地解决中小型采空区和岩溶的探测问题，特别是对于未填充的采空区和岩溶的探测效果不佳。本专利技术建立在散射理论基础上，不但适合大的连续界面，更适合于横向剧烈变化的场合；散射波可以有效的发现孤立的溶洞和采空区。，不管是否有填充。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能准确探测地下采空区和岩溶分布的方法。本专利技术探测地下采空区和岩溶分布的方法，具体步骤如下 步骤1，在待探测区域布设地震检波器和机械震源；步骤2，机械震源激发产生地震波，地震检波器采集地下震动信息； 步骤3，滤除所述地下震动信息中的杂波，得到来自地下采空区和岩溶的散射波和反射波，计算获得散射波和反射波的能量分布谱；步骤4，对所述散射波和反射波进行速度扫描，确定地下岩体波速分布； 步骤5，制定地下采空区和岩溶的形态与分布特征图。进一步地，在所述步骤3滤除杂波之前，先对所述地震检波器采集的地下震动信息进行预处理，所述预处理包括去除干扰、延时校正、数据增益中的一种或多种。进一步地，所述步骤3中，对所述地下震动信息进行空间方向滤波，以滤除所述地下震动信息中的杂波。进一步地，所述杂波为面波、直达波、侧向回波中的一种或多种。进一步地，所述步骤1中，在待探测区域内依次间隔地布设多个地震检波器和多个机械震源；且，地震检波器之间的距离不大于所述机械震源产生的地震波波长的1/4 ；布设的多个地震检波器和多个机械震源形成的总排列长度不小于所述地震波波长。进一步地，所述多个地震检波器和多个机械震源布设在同一水平线上。进一步地，所述步骤1中，按照以下方法布设地震检波器和机械震源， 在待探测区域内依次布设多个地震检波器后再布设一个机械震源；或者， 在待探测区域内布设一个机械震源后再依次布设多个地震检波器； 其中，地震检波器之间的距离不大于所述机械震源产生的地震波波长的1/4 ；且， 布设的多个地震检波器形成的总排列长度不小于所述地震波的波长。进一步地，所述多个地震检波器和一个机械震源布设在同一水平线上。进一步地，所述步骤4中，对待探测区域地下散射波与反射波的偏移叠加能量按照以下公式求极值，递进改变波速计算叠加能量，当叠加能量取极值时对应的波速就是最佳波速；按照以下公式计算不同部位的最佳波速权利要求1.，其特征在于， 步骤1，在待探测区域布设地震检波器和机械震源；步骤2，机械震源激发产生地震波，地震检波器采集地下震动信息； 步骤3，滤除所述地下震动信息中的杂波，得到来自地下采空区和岩溶的散射波和反射波，计算获得散射波和反射波的能量分布谱；步骤4，对所述散射波和反射波进行速度扫描，确定地下岩体波速分布； 步骤5，制定地下采空区和岩溶的形态与分布特征图。2.按照权利要求1所述的探测地下采空区和岩溶分布的方法，其特征在于，在所述步骤3方向滤波之前，先对所述地震检波器采集的地下震动信息进行预处理； 所述预处理包括去除噪声、延时校正、数据增益处理中的一种或多种。3.按照权利要求1或2所述的探测地下采空区和岩溶分布的方法，其特征在于，所述步骤3中，对所述地下震动信息进行空间方向滤波，以滤除所述地下震动信息中的杂波。4.按照权利要求1或2所述的探测地下采空区和岩溶分布的方法，其特征在于，所述杂波为面波、直达波、侧向回波中的一种或多种。5.按照权利要求1或2所述的探测地下采空区和岩溶分布的方法，其特征在于，所述步骤1中，在待探测区域内依次间隔地布设多个地震检波器和多个机械震源；且， 地震检波器之间的距离不大于所述机械震源产生的地震波波长的1/4 ； 布设的多个地震检波器和多个机械震源形成的总排列长度不小于所述地震波的波长。6.按照权利要求5所述的探测地下采空区和岩溶分布的方法，其特征在于，所述多个地震检波器和多个机械震源布设在同一水平线上。7.按照权利要求1或2所述的探测地下采空区和岩溶分布的方法，其特征在于， 所述步骤1中，按照以下方法布设地震检波器和机械震源，在待探测区域内依次布设多个地震检波器后再布设一个机械震源；或者， 在待探测区域内布设一个机械震源后再依次布设多个地震检波器； 其中，地震检波器之间的距离不大于所述机械震源产生的地震波波长的1/4 ；且， 布设的多个地震检波器形成的总排列长度不小于所述地震波的波长。8.按照权利要求7所述的探测地下采空区和岩溶分布的方法，其特征在于，所述多个地震检波器和一个机械震源布设在同一水平线上。9.按照权利要求1、2、6或8所述的探测地下采空区和岩溶分布的方法，其特征在于， 所述步骤4中，对待探测区域地下散射波与反射波的偏移叠加能量按照以下公式求极值，递进改变波速计算叠加能量，当叠加能量取极值时对应的波速即为最佳波速； 按照以下公式计算不同部位的最佳波速M5(XjA5V)其中，V为介质波速；h为距离地面的深度；X为水平方向的坐标。10.按照权利要求1、2、6或8所述的探测地下采空区和岩溶分布的方法，其特征在于， 所述步骤5中，通过对步骤3得到的地下散射波和反射波的能量、以及步骤4得到的各个地层对应的最佳波速进行合成孔径偏移成像，制定所述地下采空区和岩溶的形态与分布特征图。全文摘要本专利技术提供，步骤如下步骤1，在待探测区域布设检波器和震源；步骤2，震源激发产生地震波，检波器采集地下震动信息；步骤3，进行空间方向滤波，滤除杂波，得到地下采空区和岩溶地质体的散射波和反射波，计算其能量分布谱；步骤4，对散射波和反射波进行速度扫描，确定岩体波速分布；步骤5，制定地下采空区和岩溶的形态与分布特征图。本专利技术提供了一种用于探测地下采空区及岩溶分布的方法，克服现有技术中不能有效探查地形和地质结构复杂背景和无水高阻采空区及岩溶的缺陷。本专利技术综合利用散射波和反射波，应用合成孔径偏移成像技术实现对采空区和岩溶分布的有效探测，为工程施工的安全进行提供有效保证。文档编号G01V1/28GK102426384SQ201110262208公开日2012年4月25日 申请日期2011年本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵永贵，蒋辉，赵晓鹏，
申请(专利权)人：赵永贵，
类型：发明
国别省市：