CN106772595A

CN106772595A - 一种用于煤矿震动波波速反演中***延时消除的方法

Info

Publication number: CN106772595A
Application number: CN201611103024.5A
Authority: CN
Inventors: 巩思园; 窦林名; 王桂峰; 李静; 刘震; 夏双
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2016-12-05
Filing date: 2016-12-05
Publication date: 2017-05-31

Abstract

本发明公开了一种用于煤矿震动波波速反演中***延时消除的方法，适用于煤矿开采和煤矿安全技术领域，首先标记分析探头记录震动波形的P波初至到时；计算每个炮点至探头的距离；再采用线性最小二乘法拟合P波到时和距离关系求出***延时；最后消除***延时，得到修正的P波到时。本方法能够消除***延时从而准确地计算P波在煤岩体中传播的实际时间，提高了煤矿震动波波速反演的准确性和可靠性，其结果可靠，适用范围广，且易于电脑编程。

Description

一种用于煤矿震动波波速反演中***延时消除的方法

技术领域

本发明涉及一种用于煤矿震动波波速反演中***延时消除的方法，属于煤矿开采和煤矿安全技术领域中使用。

背景技术

煤矿震动波波速反演技术可用于煤矿冲击地压危险评价和预警，它是建立在P波波速与应力间存在正相关关系基础之上的，因此该技术通过P波波速反演可大范围、高分辨率获取煤岩体内部的应力分布特征，在煤矿冲击地压灾害评价预警方面取得了广泛应用。在震动炮作为激发源的操作过程中，一般在未开采工作面一侧顺槽安装***进行***激发，另一侧顺槽安放探头进行震动波信号的接收，最后通过激发点与接收点的P波初至到时标记分析，反演得到波速分布从而获取工作面应力状态。其中，如何准确获得P波在煤岩体中的传播时间对反演结果的准确性和可靠性起着至关重要的作用。然而在实际施工中，由于工人经常混淆使用不同段数的***，而不同段数***的延时期望值不同，即使是同一段数的***也满足正态分布的特点，这导致接收探头记录的P波初至到时并不完全是震动波在煤岩体中的传播时间和同一段数的***延时也不同，这显然对震动波速高精度反演是不利的。因此，为提高震动波波速反演结果的准确性和可靠性，有必要提出一种用于煤矿震动波波速反演中***延时消除的方法。

发明内容

发明目的：本发明的目的是要克服现有通过***实现震动波波速反演中存在的不足，提供一种用于煤矿震动波波速反演中***延时消除的方法，从而提高反演结果的准确性和可靠性。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明的用于煤矿震动波波速反演中***延时消除的方法，包括如下步骤：

a.在煤矿工作面一侧顺槽安装用于接收震动波信号的探头，在另一侧顺槽循序安装***作为炮点激发震动波信号，并标记每个炮点***后探头采集的震动波P波初至到时t_pi；

b.根据炮点和接收探头位置计算每个炮点至探头的距离r_i，式中i为探头的编号；

c.基于公式：利用每个炮点到达全部接收探头的P波射线线性拟合方法求出每个炮点处的延时t_d及均一化P波波速v；

d.消除每个炮点到达全部收探头的P波射线的延时t_d，得到每条射线上的修正P波到时t′_pi＝t_pi-t_d。

所述探头记录的震动波P波初至拾取方法为：利用人工或者计算机获取放炮激发的有效震动信号中的震动波P波初至到时作为t_pi。

所述炮点至探头的距离r_i利用公式：得到，式中x_i为探头向对面顺槽投影位置与炮点的距离，L为工作面宽度。

所述计算每个炮点处的延时t_d及均一化P波波速v利用的拟合方法是线性最小二乘法，其公式如下：

其中，n为人工标记P波初至的探头个数。

所述的消除P波延时后的修正到时t′_pi利用公式：

计算得到，式中1、2.....n为探头的编号。

有益效果：本发明采用线性最小二乘线性拟合方法得到了每个炮点处的***延时，在消除***延时后精确地计算每个探头记录的P波初至到时t_pi，有效提高煤矿震动波波速反演结果的准确性。本方法简单，方便，可操作性强，迅速有效获得煤矿冲击地压危险评价和预警，具有广泛的实用性。

附图说明

图1为本发明用于煤矿震动波波速反演中***延时消除的方法流程图；

图2为本发明的用于煤矿震动波波速反演中***延时消除的方法的煤矿主动反演示意图；

图3为本发明的用于煤矿震动波波速反演中***延时消除的方法的***延时消除前的P波初至到时与距离的关系；

图4为本发明的用于煤矿震动波波速反演中***延时消除的方法的修正后的P波初至到时与距离的关系。

具体实施方式

下面结合附图对实施例做进一步说明：

如图1所示，本发明的用于煤矿震动波波速反演中***延时消除的方法，包括如下步骤：

所述探头记录的震动波P波初至拾取方法为：利用人工或者计算机获取放炮激发的有效震动信号中的地震纵波P波初至到时作为t_pi。

其中，n为人工标记P波初至的探头个数。

所述的消除P波延时后的修正到时t′_pi利用公式：

计算得到，式中1、2.....n为探头的编号。

实施例一：

如图2所示，某煤矿3310工作面回采前采用放炮激发震动波反演探测煤体内部应力分布特征，在运输顺槽侧布置炮点31个，轨道顺槽侧布置观测点31个。对探头记录的波形数据采用本发明方法消除***延时，实施步骤如下：

(1)对探头记录的波形文件采用人工标记得到P波初至到时t_pi,(i＝1,2,…31)；

(2)利用公式计算每个炮点至探头的距离r_i，(i＝1,2,…31)；

根据步骤(1)和(2)得到的P波到时和距离的关系如图3所示，可以明显看出两种段数***的存在，且由于延时的差异，波速具有明显的分组特征。

(3)根据下式，采用线性最小二乘法拟合标记的P波初至到时t_pi和距离r_i的关系求出每个炮点处的延时t_d及P波波速v：

其中，

该步骤得到的所有炮点处的***延时和波速如表1所示。

表1所有炮点处的***延时和波速计算结果

(4)根据(3)得到的每个炮点处的***延时，采用下式计算修正的P波初至到时t′_pi，(i＝1,2,…31)：

修正后的P波初至到时与距离的关系如图4所示，可以看出波速分组问题不再存在。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，上述实施例对本发明的技术方案进行了清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种用于煤矿震动波波速反演中***延时消除的方法，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1用于煤矿震动波波速反演中***延时消除的方法，其特征在于，所述探头记录的震动波P波初至拾取方法为：利用人工或者计算机获取放炮激发的有效震动信号中的震动波P波初至到时作为t_pi。

3.根据权利要求1用于煤矿震动波波速反演中***延时消除的方法，其特征在于：所述炮点至探头的距离r_i利用公式：得到，式中x_i为探头向对面顺槽投影位置与炮点的距离，L为工作面宽度。

4.根据权利要求1所述用于煤矿震动波波速反演中***延时消除的方法，其特征在于：所述计算每个炮点处的延时t_d及均一化P波波速v利用的拟合方法是线性最小二乘法，其公式如下：

\frac{1}{v} = \frac{Σ_{i = 1}^{n} r_{i} t_{p_{i}} - \frac{1}{n} Σ_{i = 1}^{n} r_{i} Σ_{i = 1}^{n} t_{p_{i}}}{Σ_{i = 1}^{n} {r_{i}}^{2} - \frac{1}{n} (Σ_{i = 1}^{n} {r_{i}}^{2})}

t_{d} = \frac{1}{n} Σ_{i = 1}^{n} t_{p_{i}} - \frac{1}{v} \frac{1}{n} Σ_{i = 1}^{n} r_{i}

其中，n为人工标记P波初至的探头个数。

5.根据权利要求1用于煤矿震动波波速反演中***延时消除的方法，其特征在于：所述的消除P波延时后的修正到时t′_pi利用公式：

\{\begin{matrix} {t^{'}}_{p 1} = t_{p 1} - t_{d} \\ {t^{'}}_{p 2} = t_{p 2} - t_{d} \\ ........ \\ {t^{'}}_{p n} = t_{p_{n}} - t_{d} \end{matrix}

计算得到，式中1、2…..n为探头的编号。