專利名稱：礦井工作面裂隙各向異性p波探測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種礦井工作面內(nèi)裂隙發(fā)育異常區(qū)的探測方法，特別是一種礦井工作面裂隙各向異性彈性P波探測方法。
背景技術(shù)：
對于煤層和煤層頂?shù)装宓让合档貙觼碚f，其存在著天然的和次生的裂隙系統(tǒng)。對于高瓦斯煤層來說，這些裂隙是瓦斯儲存的場所和運(yùn)移的通道；在一定條件下，裂隙越發(fā)育越易發(fā)生瓦斯突出。當(dāng)煤系地層富含承壓水時(shí)，情況相類似。當(dāng)裂隙系統(tǒng)是由于采掘過程中產(chǎn)生的次生裂隙時(shí)，裂隙系統(tǒng)越發(fā)育工作面破碎程度越嚴(yán)重。對于高瓦斯礦井來說，此種 裂隙系統(tǒng)極易產(chǎn)生煤與瓦斯突出。對于此問題的解決，礦井工作面震波CT探測方法僅能獲得的工作面震波的速度分布圖。其通過此震波速度分布圖中的低速異常來推測工作面中的裂隙發(fā)育區(qū)。但工作面中低速度異常區(qū)具有多解性，并不直接對應(yīng)裂隙發(fā)育異常區(qū)。其即有可能是裂隙發(fā)育區(qū)，也有可能是工作面中的低速巖性異常區(qū)。因此，利用震波CT探測礦井工作面裂隙發(fā)育區(qū)存在著明顯的缺陷。另一方面，當(dāng)?shù)V井工作面中發(fā)育天然或次生裂隙時(shí)，在地應(yīng)力的作用下極易產(chǎn)生應(yīng)力各向異性。此應(yīng)力各向異性將影響在其中傳播的彈性P波的速度，使不同方位接收到的彈性P波傳播速度不同。反之，可以通過觀測不同方位彈性P波的速度，計(jì)算工作面中的裂隙各向異性，即可以獲得工作面中裂隙發(fā)育密度分面和裂隙發(fā)育方位分布。通過獲得的裂隙密度分布，可以確定裂隙發(fā)育異常區(qū)的位置及范圍；通過獲得的裂隙方位分布，可以確定工作面中主要裂隙的走向。掌握了上述裂隙發(fā)育信息后，即可以通過采取適當(dāng)?shù)某椴珊头雷o(hù)技術(shù)，防止礦井水或煤與瓦斯在上述區(qū)域發(fā)生突出事故，保證礦井安全、高產(chǎn)、高效生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種具有探測真實(shí)、可靠，探測方法科學(xué)、簡捷的礦井工作面裂隙各向異性彈性P波探測方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的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(shù)方案為1)在礦井工作面中的一條巷道布置激發(fā)點(diǎn)；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?xí)r間的拾取；5)炮點(diǎn)一側(cè)巷道各向異性參數(shù)的計(jì)算；6)檢波點(diǎn)一側(cè)巷道各向異性參數(shù)的計(jì)算；7)共中心透射點(diǎn)連線各向異性參數(shù)的計(jì)算；8)礦井工作面裂隙各向異性分布的獲得；具體方法如下
O首先在礦井工作面中的一條巷道布置激發(fā)點(diǎn)，激發(fā)參數(shù)如下
位置礦井工作面中靠近需探測煤體一側(cè)；
激發(fā)方式炸藥；
激發(fā)鉆孔深度:2 3m ；激發(fā)藥量0. 2 O. 5Kg ；
鉆孔位置需探測煤體中部；
鉆孔方向沿煤層方向；
激發(fā)點(diǎn)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(shù)如下
位置礦井工作面中靠近需探測煤體一側(cè)；
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(diǎn)間距:8 16m ；
記錄方式檢波器通過大線連接到數(shù)字地震儀上；
3)原始單炮地震記錄的獲得；首先，逐個(gè)引爆鉆孔炸藥，激發(fā)地震波；同時(shí)，對應(yīng)接收排列中的檢波器接收地震波；最后，依次移動(dòng)激發(fā)點(diǎn)和接收排列，完成礦井工作面中布置的所有激發(fā)點(diǎn)和接收的激發(fā)和接收；
4)P波初至?xí)r間的拾取；首先，將測量獲得的激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)坐標(biāo)輸入資料處理軟件，并建立激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)之間相互關(guān)系的空間屬性；其次，將獲得的單炮地震數(shù)據(jù)導(dǎo)入到資料處理軟件，并在資料處理軟件中拾取共炮點(diǎn)道集中的P波初至——波峰、波谷或過零點(diǎn)；其次，利用建立的空間屬性關(guān)系對P波初至?xí)r間進(jìn)行重排，從而獲得共檢波點(diǎn)的P波初至?xí)r間道集；最后，利用建立的空間屬性關(guān)系，計(jì)算出共中心透射點(diǎn)的坐標(biāo)，并對P波初至?xí)r間進(jìn)行重排，從而獲得共中心透射點(diǎn)的P波初至?xí)r間道集；
5)炮點(diǎn)一側(cè)巷道各向異性參數(shù)的計(jì)算；首先，選取炮點(diǎn)道集數(shù)據(jù)，通過計(jì)算炮點(diǎn)到其對應(yīng)檢波點(diǎn)P波傳播速度的平均值Vpavg，并以此平均值減去一個(gè)固定值作為最小P波速度Vpmin的初值；其次，以公式一為基礎(chǔ),給以一定的步長,循環(huán)迭代Vpmin、裂隙方位角Φ和裂隙各向異性參數(shù)I并以均方差最小的參數(shù)組合作為所計(jì)算炮點(diǎn)的裂隙方位角Φ和裂隙各向異性參數(shù)δ ;最后，依次將所有的炮點(diǎn)按照相同的方式處理，獲得所有炮點(diǎn)位置的裂隙方位角Φ和裂隙各向異性參數(shù)δ ；
i; 二 +A2) WPmkl(I + 5sm2(5- _)公式一
其中，t’，是每個(gè)實(shí)際P波初至?xí)r間，X為炮點(diǎn)到檢波點(diǎn)的水平距離，h為炮點(diǎn)到檢波點(diǎn)
的垂直距離，5為炮點(diǎn)到檢波點(diǎn)連續(xù)的方位，Φ為裂隙方位，δ為裂隙各向異性參數(shù)；
6)檢波點(diǎn)一側(cè)巷道各向異性參數(shù)的計(jì)算；首先，選取檢波點(diǎn)道集數(shù)據(jù)，通過計(jì)算檢波點(diǎn)到其對應(yīng)炮點(diǎn)P波傳播速度的平均值Vpavg，并以此平均值減去一個(gè)固定值作為最小P波速度Vpmin的初值；其次，以公式一為基礎(chǔ)，給以一定的步長，循環(huán)迭代Vpmin、裂隙方位角Φ和裂隙各向異性參數(shù)S，并以均方差最小的參數(shù)組合作為所計(jì)算檢波點(diǎn)的裂隙方位角Φ和裂隙各向異性參數(shù)δ ;最后，依次將所有的檢波點(diǎn)按照相同的方式處理，獲得所有檢波點(diǎn)位置的裂隙方位角Φ和裂隙各向異性參數(shù)δ ；
7)共中心透射點(diǎn)連線各向異性參數(shù)的計(jì)算；首先，選取共中心透射點(diǎn)道集數(shù)據(jù)，計(jì)算通過共中心透射點(diǎn)的所有路徑的P波速度平均值Vpavg，并以此平均值減去一個(gè)固定值作為最小P波速度Vpmin的初值；其次，以公式一為基礎(chǔ)，給以一定的步長，循環(huán)迭代Vpmin、裂隙方位角Φ和裂隙各向異性參數(shù)I并以均方差最小的參數(shù)組合作為所計(jì)算共中心透射點(diǎn)的裂隙方位角Φ和裂隙各向異性參數(shù)δ ;最后，依次將所有的共中心透射點(diǎn)按照相同的方式處理，獲得所有共中心透射點(diǎn)位置的裂隙方位角Φ和裂隙各向異性參數(shù)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(gè)炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)和共中心透射點(diǎn)都可以獲得各向異性參數(shù)δ和裂隙方位角Φ的值；按照其坐標(biāo)位置，對其進(jìn)行重排序，再通過插值算法——徑向基函數(shù)算法或克里金算法，對其進(jìn)行插值處理，即可以獲得各向異性參數(shù)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(shù)δ越大，說明裂隙越發(fā)育；各向異性參數(shù)S越小，說明裂隙不發(fā)育；裂隙方位角Φ指示礦井工作面中裂隙的發(fā)育方位。有益效果由于采用了上這方案，
I)探測成果更直觀，與地質(zhì)異常體的對應(yīng)性更強(qiáng)。本發(fā)明的探測成果是直接對應(yīng)裂隙發(fā)育密度的各向異性參數(shù)δ和直接對應(yīng)裂隙發(fā)育方位的方位角Φ，因此，能直接與礦井工作面內(nèi)煤層及其頂?shù)装宓钠扑槌潭认鄬?yīng)?？梢灾苯佑糜谥笇?dǎo)礦井工作面的安全生產(chǎn)。2)探測地質(zhì)異常體的精度更高。由于本發(fā)明在進(jìn)行探測時(shí)，所使用的觀測方式是寬方位觀測。因此，對地質(zhì)異常體的各個(gè)方位都有比較精確的刻畫，明顯減小所探測地質(zhì)異常體的橫向擺動(dòng)，所探測地質(zhì)異常體的橫向擺動(dòng)小于IOm。3)探測成果的可靠性更高。由于本發(fā)明所探測的結(jié)果不受礦井工作面中低速異常體的干擾，也不受礦井工作面中各種生產(chǎn)設(shè)備的影響，直接探測礦井裂隙發(fā)育的分布。因此，具有較高的可靠性，和較高的預(yù)測準(zhǔn)確率。4)施工方法簡單，生產(chǎn)效率較高。本發(fā)明提高了礦井工作面內(nèi)裂隙發(fā)育異常體的探測精度，使礦井工作面內(nèi)裂隙發(fā)育密度和發(fā)育方位的定量探測成為可能，具有探測真實(shí)、可靠，探測方法科學(xué)、簡捷，探測結(jié)果定量、直觀、高精度，完全滿足礦井工作面安全生產(chǎn)要求。


圖I礦井工作面示意圖。圖2是共炮點(diǎn)道集示意圖。圖3是共檢波點(diǎn)道集示意圖。圖4是共中心透射點(diǎn)道集示意圖。圖5是裂隙與排列關(guān)系示意圖。圖6是礦井工作面炮點(diǎn)-檢點(diǎn)觀測示意圖。圖7是循環(huán)迭代計(jì)算裂隙各向異性參數(shù)算法流程圖。圖8是共中心透射點(diǎn)連線示意圖。圖中，I、炮點(diǎn)；2、檢波點(diǎn)；3、巷道；4、炮檢點(diǎn)連線；5、共中心透射點(diǎn)；6、Θ角；7、Φ角；8、共中心透射點(diǎn)連線；VP(I、最小P波速度預(yù)測值；(K、裂隙方位角預(yù)測值；Sci、裂隙各向異性參數(shù)預(yù)測值。
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，實(shí)施例I:礦井工作面裂隙各向異性彈性P波探測方法包括如下步驟
I)首先，在如圖I所示炮點(diǎn)一側(cè)巷道中布置激發(fā)炮點(diǎn)，激發(fā)參數(shù)如下
位置礦井工作面中靠近需探測煤體一側(cè)；
激發(fā)鉆孔深度2. 5m ;
激發(fā)藥量0. 3Kg ；
鉆孔位置需探測煤體中部，離底板Im以上；
鉆孔方向沿煤層方向；
激發(fā)點(diǎn)間距:8 16m ； 雷管類型瞬爆雷管；
裝炮正向裝藥，封孔泥封堵全孔。2)其次，在如圖I所示的檢波點(diǎn)一側(cè)巷道中布置檢波點(diǎn)，接收參數(shù)如下
位置礦井工作面中靠近需探測煤體一側(cè)；
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，離底板Im以上；
檢波器方向沿煤層方向；
檢波點(diǎn)間距:8 16m ；
3)將檢波器通過大線連接到數(shù)字地震儀上，同時(shí)將需要放炮的炮點(diǎn)二極管連接到爆炸機(jī)上。當(dāng)檢查所有電線、電纜都連接正確后，通過數(shù)字地震儀調(diào)取觀測系統(tǒng)，并為當(dāng)前炮點(diǎn)選擇正確的接收排列。完成上述工作后，激發(fā)炮點(diǎn)，同時(shí)接收原始地震記錄。原始地震記錄的長度為50(T700ms。4)當(dāng)完成一個(gè)炮點(diǎn)的激發(fā)和原始地震記錄的接收后，將激發(fā)點(diǎn)移動(dòng)到下一激發(fā)炮點(diǎn)，并選擇相應(yīng)的接收排列。按照步驟3)的相同程序完成原始地震記錄的采集。以此類推，完成所有激發(fā)炮點(diǎn)的激發(fā)。5)P波初至?xí)r間的拾取。首先，將所有炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)坐標(biāo)輸入資料處理軟件，并建立炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)之間相互關(guān)系的空間屬性。其次，將獲得的單炮地震數(shù)據(jù)導(dǎo)入到資料處理軟件，并置道頭形成共炮點(diǎn)道集，圖2為共炮點(diǎn)道集示意圖，即炮點(diǎn)——檢波點(diǎn)關(guān)系圖。在資料處理軟件中拾取共炮點(diǎn)道集中的P波初至(拾取波峰)。再次，利用建立的空間屬性關(guān)系對P波初至?xí)r間進(jìn)行重排，生成共檢波點(diǎn)道集，圖3為共檢波點(diǎn)道集示意圖，即炮點(diǎn)——檢波點(diǎn)關(guān)系圖；從而獲得共檢波點(diǎn)的P波初至?xí)r間道集。最后，利用建立的空間屬性關(guān)系，計(jì)算出共中心透射點(diǎn)的坐標(biāo)，并對P波初至?xí)r間進(jìn)行重排，生成共中心透射點(diǎn)道集，圖4為共中心透射點(diǎn)道集示意圖，即炮點(diǎn)——檢波點(diǎn)關(guān)系圖，從而獲得共中心透射點(diǎn)的P波初至?xí)r間道集。6)炮點(diǎn)一側(cè)巷道各向異性參數(shù)的計(jì)算。首先，選取炮點(diǎn)道集數(shù)據(jù)，通過計(jì)算炮點(diǎn)到其對應(yīng)檢波點(diǎn)P波傳播速度的平均值Vpavg，并以此平均值減去500m/s作為最小P波速度Vpmin的初值。其次，以公式一為基礎(chǔ)，循環(huán)迭代計(jì)算生成每個(gè)炮點(diǎn)處的Vpmin, Φ和δ等參數(shù)。公式一中，圖5為變量Φ和的含義圖，圖6為變量ζ和A的含義圖。具體計(jì)算預(yù)測值Vptl, (K和δ ^的過程，圖7為算法流程圖。圖中，首先給以一個(gè)特定的循環(huán)步長，循環(huán)迭代Vpmin (步長為lOm/s)、裂隙方位角Φ (步長為I度)和裂隙各向異性參數(shù)δ (步長為O. 01)，并將使誤差最小的Vpmin，Φ和δ作為此炮點(diǎn)的預(yù)測值Vptl, Φ^和Stltj最后，依次將所有的炮點(diǎn)按照此種方式進(jìn)行處理，則可以獲得所有炮點(diǎn)位置的裂隙方位角的預(yù)測值Φ。和裂隙各向異性參數(shù)預(yù)測值S。。t! 二 vf(x2+h2) /(Fpmja (I + 5Sm 2 (5 — φ)))公式一
其中，t’，是每個(gè)實(shí)際P波初至?xí)r間，X為炮點(diǎn)到檢波點(diǎn)的水平距離，h為炮點(diǎn)到檢波點(diǎn)
的垂直距離，5為炮點(diǎn)到檢波點(diǎn)連續(xù)的方位，Φ為裂隙方位，δ為裂隙各向異性參數(shù)；
7)檢波點(diǎn)一側(cè)巷道各向異性參數(shù)的計(jì)算。首先，選取檢波點(diǎn)道集數(shù)據(jù)，通過計(jì)算檢波點(diǎn)到其對應(yīng)炮點(diǎn)P波傳播速度的平均值Vpavg，并以此平均值減去500m/s作為最小P波速度Vpmin的初值。其次，以公式一為基礎(chǔ),循環(huán)迭代計(jì)算生成每個(gè)檢波點(diǎn)處的Vpmin, Φ和δ等參數(shù)。公式一中，圖5為變量Φ和的含義圖，圖6為變量ζ和A的含義圖。具體計(jì)算預(yù)測值Vptl, (K和δ ^的過程，圖7為算法流程圖。圖中，首先給以一個(gè)特定的循環(huán)步長，循環(huán)迭代Vpmin (步長為lOm/s)、裂隙方位角Φ (步長為I度)和裂隙各向異性參數(shù)δ (步長為
O.01)，并將使誤差最小的Vpmin，Φ和δ作為此檢波點(diǎn)的預(yù)測值Vptl, 和Stltj最后，依次將所有的檢波點(diǎn)按照此種方式進(jìn)行處理，則可以獲得所有檢波點(diǎn)位置的裂隙方位角的預(yù)測值Φο和裂隙各向異性參數(shù)預(yù)測值50。8)共中心透射點(diǎn)連線各向異性參數(shù)的計(jì)算，其中，圖8為共中心透射點(diǎn)連線示意圖。首先，選取共中心透射點(diǎn)道集數(shù)據(jù)，計(jì)算所示過共中心透射點(diǎn)的P波傳播速度的平均值Vpavg,并以此平均值減去500m/s作為最小P波速度Vpmin的初值。其次，以公式一為基礎(chǔ)，循環(huán)迭代計(jì)算生成每個(gè)檢波點(diǎn)處的Vpmin，Φ和δ等參數(shù)。公式一中，圖5為變量Φ和的含義圖，圖6為變量ζ和A的含義圖。具體計(jì)算預(yù)測值Vptl, (K和δ ^的過程，圖7為算法流程圖。圖中，首先給以一個(gè)特定的循環(huán)步長，循環(huán)迭代Vpmin (步長為lOm/s)、裂隙方位角Φ (步長為I度)和裂隙各向異性參數(shù)δ (步長為O. 01)，并將使誤差最小的Vpmin，Φ和δ作為此共中心透射點(diǎn)的預(yù)測值Vptl, (K和δ0。最后，依次將所有的共中心透射點(diǎn)按照此種方式進(jìn)行處理，則可以獲得所有共中心透射點(diǎn)位置的裂隙方位角的預(yù)測值Φο和裂隙各向異性參數(shù)預(yù)測值δ0。9)插值生成礦井工作面裂隙各向異性參數(shù)δ和裂隙方位角Φ分布的獲得。通過上述處理之后，每一個(gè)炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)和共中心透射點(diǎn)都可以獲得各向異性參數(shù)δ和裂隙方位角Φ的預(yù)測值。按照其坐標(biāo)位置，對其進(jìn)行重排序，再通過插值算法，即徑向基函數(shù)法或克里金法，對其進(jìn)行插值處理，即可以獲得各向異性參數(shù)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(shù)S越大，說明裂隙越發(fā)育；各向異性參數(shù)S越小，說明裂隙不發(fā)育。裂隙方位角Φ指示礦井工作面中裂隙的發(fā)育方位。
權(quán)利要求
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(shù)方案為1)在礦井工作面中的一條巷道布置激發(fā)點(diǎn)；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?xí)r間的拾?。?) 炮點(diǎn)一側(cè)巷道各向異性參數(shù)的計(jì)算；6)檢波點(diǎn)一側(cè)巷道各向異性參數(shù)的計(jì)算；7)共中心透射點(diǎn)連線各向異性參數(shù)的計(jì)算；8)礦井工作面裂隙各向異性分布的獲得；具體方法如下 O首先在礦井工作面中的一條巷道布置激發(fā)點(diǎn)，激發(fā)參數(shù)如下位置礦井工作面中靠近需探測煤體一側(cè)；激發(fā)方式炸藥；激發(fā)鉆孔深度:2 3m ；激發(fā)藥量0. 2 O. 5Kg ；鉆孔位置需探測煤體中部；鉆孔方向沿煤層方向；激發(fā)點(diǎn)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(shù)如下位置礦井工作面中靠近需探測煤體一側(cè)；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(diǎn)間距:8 16m ；記錄方式檢波器通過大線連接到數(shù)字地震儀上；3)原始單炮地震記錄的獲得；首先，逐個(gè)引爆鉆孔炸藥，激發(fā)地震波；同時(shí)，對應(yīng)接收排列中的檢波器接收地震波；最后，依次移動(dòng)激發(fā)點(diǎn)和接收排列，完成礦井工作面中布置的所有激發(fā)點(diǎn)和接收的激發(fā)和接收；4)P波初至?xí)r間的拾?。皇紫?，將測量獲得的激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)坐標(biāo)輸入資料處理軟件， 并建立激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)之間相互關(guān)系的空間屬性；其次，將獲得的單炮地震數(shù)據(jù)導(dǎo)入到資料處理軟件，并在資料處理軟件中拾取共炮點(diǎn)道集中的P波初至——波峰、波谷或過零點(diǎn)； 其次，利用建立的空間屬性關(guān)系對P波初至?xí)r間進(jìn)行重排，從而獲得共檢波點(diǎn)的P波初至?xí)r間道集；最后，利用建立的空間屬性關(guān)系，計(jì)算出共中心透射點(diǎn)的坐標(biāo)，并對P波初至?xí)r間進(jìn)行重排，從而獲得共中心透射點(diǎn)的P波初至?xí)r間道集；5)炮點(diǎn)一側(cè)巷道各向異性參數(shù)的計(jì)算；首先，選取炮點(diǎn)道集數(shù)據(jù)，通過計(jì)算炮點(diǎn)到其對應(yīng)檢波點(diǎn)P波傳播速度的平均值Vpavg，并以此平均值減去一個(gè)固定值作為最小P波速度 Vpmin的初值；其次，以公式一為基礎(chǔ)，給以一定的步長，循環(huán)迭代Vpmin、裂隙方位角Φ和裂隙各向異性參數(shù)I并以均方差最小的參數(shù)組合作為所計(jì)算炮點(diǎn)的裂隙方位角Φ和裂隙各向異性參數(shù)δ ;最后，依次將所有的炮點(diǎn)按照相同的方式處理，獲得所有炮點(diǎn)位置的裂隙方位角Φ和裂隙各向異性參數(shù)δ ；t; 二 ,/(X3+M3) /(Fpmjn(I + 5sin2(5- _)公式一2其中，t’ i是每個(gè)實(shí)際P波初至?xí)r間，X為炮點(diǎn)到檢波點(diǎn)的水平距離，h為炮點(diǎn)到檢波點(diǎn)的垂直距離，S為炮點(diǎn)到檢波點(diǎn)連續(xù)的方位，Φ為裂隙方位，δ為裂隙各向異性參數(shù)；6)檢波點(diǎn)一側(cè)巷道各向異性參數(shù)的計(jì)算；首先，選取檢波點(diǎn)道集數(shù)據(jù)，通過計(jì)算檢波點(diǎn)到其對應(yīng)炮點(diǎn)P波傳播速度的平均值Vpavg，并以此平均值減去一個(gè)固定值作為最小P波速度Vpmin的初值；其次，以公式一為基礎(chǔ)，給以一定的步長，循環(huán)迭代Vpmin、裂隙方位角 Φ和裂隙各向異性參數(shù)S，并以均方差最小的參數(shù)組合作為所計(jì)算檢波點(diǎn)的裂隙方位角 Φ和裂隙各向異性參數(shù)δ ;最后，依次將所有的檢波點(diǎn)按照相同的方式處理，獲得所有檢波點(diǎn)位置的裂隙方位角Φ和裂隙各向異性參數(shù)δ ；7)共中心透射點(diǎn)連線各向異性參數(shù)的計(jì)算；首先，選取共中心透射點(diǎn)道集數(shù)據(jù)，計(jì)算通過共中心透射點(diǎn)的所有路徑的P波速度平均值Vpavg，并以此平均值減去一個(gè)固定值作為最小P波速度Vpmin的初值；其次，以公式一為基礎(chǔ)，給以一定的步長，循環(huán)迭代Vpmin、裂隙方位角Φ和裂隙各向異性參數(shù)I并以均方差最小的參數(shù)組合作為所計(jì)算共中心透射點(diǎn)的裂隙方位角Φ和裂隙各向異性參數(shù)δ ;最后，依次將所有的共中心透射點(diǎn)按照相同的方式處理，獲得所有共中心透射點(diǎn)位置的裂隙方位角Φ和裂隙各向異性參數(shù)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(gè)炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)和共中心透射點(diǎn)都可以獲得各向異性參數(shù)δ和裂隙方位角Φ的值；按照其坐標(biāo)位置，對其進(jìn)行重排序，再通過插值算法——徑向基函數(shù)算法或克里金算法，對其進(jìn)行插值處理，即可以獲得各向異性參數(shù)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(shù)δ越大，說明裂隙越發(fā)育；各向異性參數(shù)S越小，說明裂隙不發(fā)育；裂隙方位角Φ指示礦井工作面中裂隙的發(fā)育方位。
全文摘要
一種礦井工作面裂隙各向異性P波探測方法，屬于礦井工作面內(nèi)裂隙發(fā)育異常區(qū)的探測方法。P波探測方法的技術(shù)方案為1)在礦井工作面中的一條巷道布置激發(fā)點(diǎn)；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?xí)r間的拾??；5)炮點(diǎn)一側(cè)巷道各向異性參數(shù)的計(jì)算；6)檢波點(diǎn)一側(cè)巷道各向異性參數(shù)的計(jì)算；7)共中心透射點(diǎn)連線各向異性參數(shù)的計(jì)算；8)礦井工作面裂隙各向異性分布的獲得。本發(fā)明提高了礦井工作面內(nèi)裂隙發(fā)育異常體的探測精度，使礦井工作面內(nèi)裂隙發(fā)育密度和發(fā)育方位的定量探測成為可能，具有探測真實(shí)、可靠，探測方法科學(xué)、簡捷，探測結(jié)果定量、直觀、高精度，完全滿足礦井工作面安全生產(chǎn)要求。
文檔編號G01V1/00GK102928869SQ20121043176
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者陳同俊 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)