本發(fā)明涉及煤層探測方法領域，具體是一種基于折射波與面波聯(lián)合反演剩余煤層厚度的方法。

背景技術：

在礦井生產(chǎn)中，了解煤層結(jié)構(gòu)和厚度的變化情況是合理確定分層開采的必要條件，也是防止煤炭資源損失的關鍵。長期以來，煤層開采剩余厚度的探測工作一直采用鉆探測的方法，不僅勞動強度大，效率低，而且往往不能及時準確地提供煤厚資料。與之相比地震波法具有操作簡單、迅速，解釋精度高的特點，可以更加有效地進行剩余煤厚的探測。目前巷道探測剩余煤厚的物探方法主要有相遇折射波法，反射波法等。然而，從國內(nèi)外資料分析可見，由于通常剩余煤厚很?。磺覝y試場地破壞松動，造成勘探的地震波頻率很低，分辨率不高。因此為提高煤層開采利用率，急迫需要一種快捷有效的基于地震信號處理的，能夠探測剩余煤厚的方法。

煤層與底板巖石波阻抗差異明顯，根據(jù)地震波的傳播原理，地震波傳播過程中一部分能量以折射波的路徑傳播，另一部分以面波的形態(tài)在剩余的煤層中傳播。折射波和面波均可單獨勘探剩余煤厚，因為可利用聯(lián)合反演的方法來提高探測剩余煤厚的精度與準確性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于折射波與面波聯(lián)合反演剩余煤層厚度的方法，以解決現(xiàn)有技術剩余煤層厚度探測方法精度和準確性差的問題。

為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案為：

一種基于折射波與面波聯(lián)合反演剩余煤層厚度的方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)、在巷道底板位置布置多個炮點，炮點從左向右布置，在炮點正前方處布置22個X、Z兩分量檢波點，接收排列隨炮點移動，通過巷道內(nèi)布置的地震儀獲取地震記錄，根據(jù)地震波傳播時間先后順序，地震記錄中可清楚確定直達波、折射波和面波；

(2)、拾取首至波旅行時形成的時距曲線L₁，根據(jù)折射波法得到初始的兩層速度模型，即可以得到出表層煤層縱波速度V₁'和下層底板巖石縱波速度V₂'以及剩余煤層的厚度H₁；

(3)、對數(shù)據(jù)中的面波信號進行頻散處理，得到實測面波信號的頻散曲線L₂，根據(jù)面波法得到初始的兩層速度模型，又根據(jù)橫波速度與縱波速度的經(jīng)驗公式，可得表層煤層縱波速度V₁”和下層底板巖石縱波速度V₂”以及剩余煤層的厚度H₂；

(4)、根據(jù)折射波和面波反演模型參數(shù)，求取均值，作為新的初始反演模型。模型參數(shù)為以此模型計算理論首至波曲線和理論面波頻散曲線

(5)、計算L₁和曲線L₂之間的殘差，并設置殘差終止條件(一般設置10％以內(nèi))。只要其中之一不滿足殘差終止條件，則調(diào)整模型的表層煤層縱波速度參數(shù)下層底板巖石縱波速度和剩余煤層的厚度H^*；

(6)、調(diào)整模型后，重復步驟(4)、(5)，直至兩種曲線的殘差同時達到殘差終止條件，計算停止，此時得到最優(yōu)解的剩余煤厚模型。

本發(fā)明提供了一種基于折射波與面波聯(lián)合反演剩余煤層厚度的方法，利用折射波和面波探測數(shù)據(jù)，進行重構(gòu)地質(zhì)模型。通過迭代的方式，構(gòu)建一個同時滿足折射波和面波特征的地質(zhì)模型，達到探測剩余煤厚的目標。

附圖說明

圖1為本發(fā)明觀測系統(tǒng)布置圖。

圖2為折射波與面波信號圖。

圖3為折射波反演流程圖，其中：

圖3a為直達波和折射波到時拾取，圖3b為直達波和折射波的擬合時距曲線；

圖3c為折射波反演結(jié)果。

圖4為面波反演流程圖，其中：

圖4a為面波信號頻散分析與曲線拾取，圖4b為面波頻散曲線反演結(jié)果，

圖4c為面波反演結(jié)果。

圖5為折射波和面波聯(lián)合反演流程圖。

具體實施方式

一種基于折射波與面波聯(lián)合反演剩余煤層厚度的方法，包括以下步驟：

(1)、如圖1所示，在巷道底板位置布置多個炮點，炮點從左向右布置，在炮點正前方(圖中向右為掘進方向)處布置22個X、Z兩分量檢波點，接收排列隨炮點移動，通過巷道內(nèi)布置的地震儀獲取地震記錄；

以某一相同測點的聯(lián)合反演為例進行說明。實測的共炮點數(shù)據(jù)，根據(jù)地震波傳播時間先后順序，地震記錄中可清楚確定直達波、折射波和面波，如圖2所示。

(2)、拾取首至波旅行時(如圖3a所示)形成的時距曲線L₁(如圖3b所示)，根據(jù)折射波法得到初始的兩層速度模型(如圖3c所示)，即可以得到出表層煤層縱波速度V₁'和下層底板巖石縱波速度V₂'以及剩余煤層的厚度H₁；

(3)、對數(shù)據(jù)中的面波信號進行頻散處理，得到實測面波信號的頻散曲線L₁，如圖4所示，根據(jù)面波法得到初始的兩層速度模型，又根據(jù)橫波速度與縱波速度的經(jīng)驗公式，可得表層煤層縱波速度V₁”和下層底板巖石縱波速度V₂”以及剩余煤層的厚度H₂；

(4)、根據(jù)折射波和面波反演模型參數(shù)，求取均值，作為新的初始反演模型。模型參數(shù)為以此模型計算理論首至波曲線和理論面波頻散曲線

(5)、計算L₁和曲線L₂之間的殘差，并設置殘差終止條件(一般設置10％以內(nèi))。只要其中之一不滿足殘差終止條件，則調(diào)整模型的表層煤層縱波速度參數(shù)下層底板巖石縱波速度和剩余煤層的厚度H^*；

(6)、調(diào)整模型后，重復步驟(4)、(5)，直至兩種曲線的殘差同時達到殘差終止條件，計算停止，此時得到最優(yōu)解的剩余煤厚。詳見圖5，其中圖5中剩余煤厚為5m。