在煤礦井下開(kāi)展地震探測(cè)工作,技術(shù)優(yōu)勢(shì)顯著,具體表現(xiàn)在:探測(cè)距離近、驗(yàn)證快;不受地面不利因素干擾;針對(duì)多層采空區(qū)及地表沉陷情況,可有效填補(bǔ)地面地震的不足;目前采用礦井地震波法進(jìn)行斷層超前探測(cè)是一個(gè)研究熱點(diǎn);然而煤巷地質(zhì)條件復(fù)雜,斷層超前探測(cè)存在煤層巷道以及圍巖松動(dòng)圈影響,但煤巷、圍巖松動(dòng)圈條件下的三維地震波場(chǎng)特征尚未揭示,常規(guī)偏移成像方法難以準(zhǔn)確構(gòu)建斷層模型;故以煤巷前方斷層三維地震波場(chǎng)特征及精細(xì)成像方法為研究對(duì)象開(kāi)展研究,具有重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。本文依托國(guó)家自然基金項(xiàng)目,以理論分析、數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)為研究方法,以基于希爾伯特變換復(fù)協(xié)方差矩陣極化分析、統(tǒng)計(jì)矢量矩陣分析為關(guān)鍵技術(shù),以形成一種煤巷斷層超前精細(xì)定量探測(cè)為研究目標(biāo)開(kāi)展研究,其主要研究成果如下:(1)揭示了掘進(jìn)工作面前方正、逆斷層有效波的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)差異特征。當(dāng)正斷層超前探測(cè)時(shí),上盤(pán)斷失翼煤層斷點(diǎn)繞射波與下盤(pán)煤層斷點(diǎn)繞射波、反射槽波混疊,斷點(diǎn)繞射波無(wú)法識(shí)別;當(dāng)逆斷層超前探測(cè)時(shí),上、下盤(pán)煤層斷點(diǎn)繞射波到時(shí)差異顯著,易于分離提取,且下盤(pán)斷點(diǎn)繞射波極化傾角指向性強(qiáng)。(2)揭示了全空間條件下煤巷空腔及圍巖松動(dòng)圈效應(yīng)耦合影響下的超前斷層地震波極化特征。由于煤巷空腔和圍巖松動(dòng)圈耦合作用,巷道面波發(fā)育,斷點(diǎn)繞射波極化方位角與理論值存在較大偏差,而極化傾角與理論值偏差較小;當(dāng)斷點(diǎn)繞射波穿過(guò)煤層時(shí),極化參數(shù)發(fā)生改變,無(wú)法通過(guò)極化參數(shù)成像;當(dāng)斷點(diǎn)繞射波直接到達(dá)檢波器時(shí),極化參數(shù)準(zhǔn)確,可以通過(guò)極化參數(shù)對(duì)斷點(diǎn)進(jìn)行精確成像。(3)提出了一種對(duì)掘進(jìn)工作面前方斷失翼煤層進(jìn)行高精度定位的希爾伯特極化成像新方法。該方法利用希爾伯特極化分析計(jì)算斷點(diǎn)繞射波極化參數(shù),通過(guò)檢波器組合計(jì)算可能存在的繞射點(diǎn)并以其空間密度分布為衡量標(biāo)準(zhǔn),對(duì)斷失翼煤層進(jìn)行收斂成像。希爾伯特極化成像方法無(wú)需考慮速度建模問(wèn)題,利用時(shí)間域繞射波的極化特征可以實(shí)現(xiàn)斷失翼煤層的準(zhǔn)確定位。(4)實(shí)現(xiàn)了典型礦區(qū)煤巷斷層超前定量探測(cè)�；赩isual C++.net平臺(tái)開(kāi)發(fā)的HTPsFilter礦井巷道多波多分量地震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),在典型礦區(qū)開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),構(gòu)建了超前斷層探測(cè)模型,實(shí)證結(jié)果表明希爾伯特極化成像技術(shù)可為煤巷安全掘進(jìn)提供必要的技術(shù)參數(shù)。
【學(xué)位單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TD326
【部分圖文】：

z PU z , x, P D x, z , d 條件 ( , , ) ( , , ),( , , ) ( , , )U DD DP x z P x zI x z dP x z P x z 點(diǎn)的成像結(jié)果；( , , )UP x z ，DP ( x, z , )分別為 x , 為角頻率； 為復(fù)數(shù)的共軛； 為無(wú)窮小實(shí)數(shù)。像或反褶積成像條件，逆時(shí)外推每一步，將逆向外推積成像條件進(jìn)行計(jì)算，然后將波場(chǎng)值累加至成像剖結(jié)束，便可獲取最終的偏移成像結(jié)果。換偏移成像[178-180]原理如圖 1-2 所示。廣義拉冬變換偏移考角，對(duì)相位進(jìn)行了校正，而且做了 Hilbert 變換處理

射波波場(chǎng)特征；推導(dǎo)繞射波主極化方向約束的成像算法；在典型礦井開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)證對(duì)比法分析探測(cè)與實(shí)際揭露數(shù)據(jù)，完善超前探測(cè)方法。具體技術(shù)路線(xiàn)如圖1-3所示，工作量如表1-1所示。表 1-1 論文工作量Table 1-1 Paper workload序號(hào) 工作內(nèi)容 主要工作量1文獻(xiàn)查閱，研究方案設(shè)計(jì)與制定查閱中英文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)與制定研究方案和詳細(xì)研究?jī)?nèi)容，完成選題報(bào)告2 理論推導(dǎo)完成統(tǒng)計(jì)矢量矩陣分析、希爾伯特極化偏移推導(dǎo)3 處理軟件編制及調(diào)試基于 Visual C++.net 平臺(tái)開(kāi)發(fā)完成 HTPsFilter三維可視化數(shù)據(jù)處理軟件4構(gòu)建三維數(shù)值模型及正反演分析構(gòu)建掘進(jìn)工作面不同屬性斷層三維模型，并開(kāi)展運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)差異特征分析考慮三維煤巷空腔和圍巖松動(dòng)圈耦合影響，并進(jìn)行超前斷層地震波極化特征分析基于三維三分量數(shù)值模擬數(shù)據(jù)，開(kāi)展不同觀測(cè)系統(tǒng)條件下斷層模型成像反演5 典型礦區(qū)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)實(shí)驗(yàn)針對(duì)淮南、濟(jì)寧礦區(qū)巷道進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)實(shí)驗(yàn)

博士學(xué)位論文本模塊根據(jù)多分量地震信號(hào)，繪制質(zhì)點(diǎn)極化軌跡圖，可在三維空間動(dòng)態(tài)顯示極化矢端曲線(xiàn)圖；基于求解構(gòu)建的復(fù)協(xié)方差矩陣，可動(dòng)態(tài)顯示指定周期內(nèi)三維極化方向，并且可以選擇任意采樣點(diǎn)的極化主軸在三維空間的顯示。3）數(shù)據(jù)導(dǎo)出分析模塊本模塊可導(dǎo)出所選時(shí)窗的各個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的優(yōu)勢(shì)極化方位角與優(yōu)勢(shì)極化傾角，挑選出能代表該周期內(nèi)的極化主軸的極化參數(shù)，以該優(yōu)勢(shì)極化參數(shù)在空間表達(dá)出所需時(shí)間段的極化主軸的位置，進(jìn)而進(jìn)行分析驗(yàn)證。4）空間繞射點(diǎn)極化成像模塊本模塊可根據(jù)所有檢波器所選時(shí)窗的各個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的優(yōu)勢(shì)極化方位角與優(yōu)勢(shì)極化傾角，對(duì)繞射點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)成像。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 覃思;程建遠(yuǎn);;煤礦井下隨采地震反射波勘探試驗(yàn)研究[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2015年01期

2 程久龍;李飛;彭蘇萍;孫曉云;;礦井巷道地球物理方法超前探測(cè)研究進(jìn)展與展望[J];煤炭學(xué)報(bào);2014年08期

3 李振春;;地震偏移成像技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J];石油地球物理勘探;2014年01期

4 劉盛東;劉靜;岳建華;;中國(guó)礦井物探技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和關(guān)鍵問(wèn)題[J];煤炭學(xué)報(bào);2014年01期

5 武強(qiáng);趙蘇啟;孫文潔;崔芳鵬;吳晨;;中國(guó)煤礦水文地質(zhì)類(lèi)型劃分與特征分析[J];煤炭學(xué)報(bào);2013年06期

6 朱生旺;李佩;寧俊瑞;;局部?jī)A角濾波和預(yù)測(cè)反演聯(lián)合分離繞射波[J];地球物理學(xué)報(bào);2013年01期

7 黃建平;李振春;孔雪;國(guó)強(qiáng);嚴(yán)君;;基于PWD的繞射波波場(chǎng)分離成像方法綜述[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2012年06期

8 姬廣忠;程建遠(yuǎn);朱培民;李輝;;煤礦井下槽波三維數(shù)值模擬及頻散分析[J];地球物理學(xué)報(bào);2012年02期

9 楊思通;程久龍;;煤巷小構(gòu)造Rayleigh型槽波超前探測(cè)數(shù)值模擬[J];地球物理學(xué)報(bào);2012年02期

10 汪志軍;劉盛東;路拓;張朋;趙立瑰;;煤體瓦斯與地震波屬性的相關(guān)性試驗(yàn)[J];煤田地質(zhì)與勘探;2011年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 宋杰;隧道施工不良地質(zhì)三維地震波超前探測(cè)方法及其工程應(yīng)用[D];山東大學(xué);2016年

2 楊真;基于ISS的薄煤層采空邊界探測(cè)理論與試驗(yàn)研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2009年

3 魯光銀;隧道地質(zhì)災(zāi)害反射波法探測(cè)數(shù)值模擬及圍巖F-AHP分級(jí)研究[D];中南大學(xué);2009年

4 杜立志;隧道施工地質(zhì)地震波法超前探測(cè)技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2008年

5 王齊仁;隧道地質(zhì)災(zāi)害超前探測(cè)方法研究[D];中南大學(xué);2008年

6 張文波;井間地震交錯(cuò)網(wǎng)格高階差分?jǐn)?shù)值模擬及逆時(shí)偏移成像研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 姚艷美;二維濾波方法的數(shù)學(xué)原理及其應(yīng)用[D];長(zhǎng)安大學(xué);2012年

2 張先武;多波地震勘探數(shù)據(jù)波場(chǎng)分離技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2010年

3 張喚蘭;橢圓展開(kāi)成像方法研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2009年

4 郭立全;礦井巷道震波超前探測(cè)系統(tǒng)研究[D];安徽理工大學(xué);2008年

5 張保衛(wèi);Radon變換及其在地震數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[D];長(zhǎng)安大學(xué);2007年

6 曾有良;Radon變換波場(chǎng)分離技術(shù)研究[D];中國(guó)石油大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2843885