反射槽波绕射偏移成像及应用

反射槽波能够探测煤层中的小构造,但反射槽波信噪比低,探测效果不理想。为改进成像质量,分析了适用于反射槽波的预处理技术,从理论和实际应用两方面,通过三维槽波数值模拟和实际数据处理应用,验证了反射槽波绕射波偏移方法的有效性。结果表明:应用绕射波偏移方法时,需对反射槽波做Hilbert变换,使之适应槽波的特殊情况;绕射偏移时只需要一个速度,槽波速度基本恒定,槽波绕射偏移方法相对地面地震有独特优势。

VSP绕射偏移

VSP绕射偏移是运用绕射原理,通过VSP绕射时距方程,把分布在VSP记录道上的绕射能量收敛到原始空间位置。文中通过模型验证和台5井、英1井的实际资料的偏移,证明了该方法精度高、分辨率高、信噪比高、多次波和随机干扰压制得好,能为井旁地质构造解释提供可靠资料。

一种基于广义绕射叠加的深度域偏移成像方法

广义绕射叠加偏移方法通过波动方程数值解来表示Green函数,从而实现Kirchhoff型偏移。但是在地震正演模拟中,广义绕射叠加偏移使用的Dirac脉冲存在无限带宽,难以使用有限差分法来计算。为了克服这个问题,本文在广义绕射叠加偏移的基础上进行改进,对震源项进行分解,利用波动方程数值解来表示有限带宽Green函数,从而实现Kirchhoff型偏移。模型试验结果表明,该方法有效可行,能够解决复杂地质条件的成像问题。

偏移绕射技术在探地雷达资料处理中的应用

探地雷达在地质勘察中有着较高的分辨率,而绕射波将会对雷达剖面产生严重的影响,甚至扭曲地质特征,因而降低了雷达资料的分辨率。从探地雷达和绕射扫描偏移叠加的基本原理出发,通过对探地雷达在试验槽上获得的资料进行偏移绕射处理的前后对比,说明绕射偏移处理能够实现反射波的归位,绕射波收敛,从而为解释提供依据并提高了解释精度。

隧道及井巷工程超前探测模拟及其偏移技术研究

隧道及井巷工程中前方地质构造超前探测是一项技术难题,目前国内在基于反射波法探测方面开展了大量的应用性研究工作,但较少进行探测方法布置及数据处理技术的研究,在实际工程探测中未取得较为理想的效果。利用多炮检反射波观测系统,通过水槽超声波试验模拟隧道及井巷掘进过程中可能遇到的不同地质条件,进行反射波超前数据采集,并实现了对数据绕射扫描偏移方法处理。探测模拟结果表明,多炮检反射波观测系统对不同地质条件产生的波阻抗差异具有明显的反应,其偏移结果与实际界面位置相吻合,但多层介质探测时对后续界面的分辨率降低。因此必须进一步完善三维多分量立体数据的采集与波动方程数据偏移方法技术的研究,增强对隧道及井巷工程前方复杂地质构造的探测能力。

煤矿岩巷TBM掘进随掘地震信号特征及其应用

随掘地震超前探测技术可实现探掘平行,为巷道快速智能掘进场景下实时、精准地质保障提供了可能。随掘震源产生的是复杂、变频、连续信号,信号特征认知直接影响数据处理与成像精度,而目前针对岩巷全断面掘进机(TBM)随掘地震信号特征的认知仍不清晰,且暂时还没有针对性开展过信号处理与成像研究工作。针对上述问题,以谢桥煤矿瓦斯治理巷TBM随掘地震超前探测试验为例,分析了刀盘先导信号与岩壁接收信号的时间域、频率域及时频域特征:岩巷TBM随掘地震信号中不同振幅能量成分比例呈现金字塔形,但分布随机,不对称程度较高;机械运转信号能量较大,刀盘先导信号强度是岩壁接收信号的200倍左右;频率域变频特征明显;机械运转信号基础频率较低,刀盘先导信号频率成分主要集中在10~80 Hz与150~200 Hz,主频为36.99 Hz,岩壁接收信号频率成分主要集中在50~200 Hz,主频为137.97 Hz;刀盘先导信号较岩壁接收信号时频域能量团分布更为规则,多次震源激发现象明显,能量团之间的差异性特征表明了多次震源激发时振幅能量与持续时间的随机性。利用脉冲化算法与绕射叠加偏移成像方法对岩巷TBM随掘地震信号进行数据处理与成像试验,结果表明:(1)脉冲化等效单炮记录与利用常规震源得到的超前探测单炮记录特征一致性较强,同相轴清晰且连续性较好,可满足现场探测分析需要。(2)对探测范围内岩体情况的超前预报结果与实际揭露情况一致,说明岩巷TBM随掘地震超前探测可提供有效地质保障。

偏移方法用于探地雷达图像处理的有效性研究

从克希霍夫积分偏移和绕射扫描偏移的基本原理出发 ,通过对探地雷达 ( GPR)实测资料进行对比处理 ,说明偏移处理能够使地下及空中绕射归位收敛 ,用改变偏移速度的方法识别空中绕射有特殊效果 。

追踪积分偏移法

传统的绕射积分偏移是以波动方程的克希霍夫积分解为基础,将散射信号以加权形式加到绕射曲线的顶点来完成的。由于它不能使界面完全归位,在水平方向上存在偏离现象,因此,必需使用成像射线追踪再进行一次深度偏移,才能将能量归位于散射点。实践表明,该方法在积分区间或偏移范围大的情况下会严重地降低剖面的信噪比。为此,我们基于该方法,提出一种沿法向进行射线追踪的追踪积分偏移法,这种方法通过两次射线追踪即可实现界面的完全归位。然后换算到垂直方向上进行时—深转换,所得深度剖面可克服成像射线追踪深度偏移有时出现空白区的缺陷。理论模型试算的结果表明,追踪积分偏移方法是切实可行的,并具有速度快、运算简单、信噪比高等优点,可为波动理论深度偏移提供准确的速度模型。

巷道前方地质构造MSP法超前探测技术与应用研究

巷道前方地质构造超前探测是地下工程施工的技术关键和技术难题,利用地震反射波探测技术,采用巷道多次覆盖观测系统采集地震数据,通过能量合成与分解、波场分离、偏移叠加等处理技术,形成矿井地震波超前探测技术(Mine Seismic Prediction即MSP技术),在巷道迎头空间进行全方位的数据采集与处理,可获得巷道探测方向的各种有效的反射波组,该波组与前方的地质界面具有很好的对应性。数值模拟、室内超声波实验与现场探测实验表明,MSP探测技术可以解决巷道前方300m以内的各种地质构造预报。

陷落柱地震波超前探测数值模拟与应用

针对陷落柱与周围煤体之间存在明显波阻抗差异的特点,建立巷道内地震波超前探测陷落柱数值模型。采用波场正演模拟方法,分析巷道前方存在陷落柱时的地震波场特征,总结出基于绕射偏移的陷落柱边界探测方法。在新元矿南二正巷实际超前探测中,该方法准确圈定了巷道前方陷落柱的范围。探测结果和实际揭露情况对比表明:地震波超前探测技术可以对巷道前方120m范围内的陷落柱构造进行有效预测。

井旁裂缝几何特性模拟实验研究

用实验模拟法研究了井旁地带多个平面裂缝和单个一般形状裂缝对纵波的反射 ,应用二维地震勘探中的绕射扫描偏移叠加技术对实验测量的反射波波形剖面进行了处理 ,获得了井旁介质结构的平面图像 ,确定了井旁裂缝的倾角、尺度和位置等几何特性。结果表明 ,运用绕射扫描偏移叠加技术对裂缝反射波的处理结果与实际实验中裂缝的布置结构一致。

矿井分布式地震超前探测系统研究与应用

为探测掘进巷道前方地质构造,研制一套矿井分布式地震超前探测系统。系统基于地震波反射理论,通过检波器分布式接收或震源分布式激发确定地质异常体的位置。为了进一步提高煤矿采掘过程中构造的预测预报精度,采用分布式观测系统和孔中胶囊检波器进行数据采集以提高设备的灵敏度,通过负视速度原理排除侧帮和后方地质异常体的干扰,利用绕射共偏移算法优化数据反演成果。经过大量试验验证和归纳总结,该系统采用人工锤击震源可有效探测出前方70m范围内的地质异常信息,采用人工炸药激发震源可有效探测出前方150~200 m范围内的地质异常信息。研究结果表明,矿井分布式地震超前探测系统通过从硬件到软件优化,可实现采掘过程中对地质构造的探测精度,并提高探测效率。