[发明专利]以人工震源为震动信号反演煤矿工作面应力分布的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种震动信号反演应力的方法，尤其涉及一种以人工震源为震动信号反演煤矿工作面应力分布的方法。

背景技术

冲击矿压是煤矿开采后应力调整的结果，采煤工作面内部构造的实时探测，是分析预测冲击矿压的基础。研究表明震动波的波速随应力的增加而增高，因此煤矿工作面内部的应力大小可以通过测量震动波的波速大小来反映，波速可根据震动波的走时和到时反演得到。震动波可由两种不同的激发源得到：可控制源和矿震。目前煤矿震动波监测方法基本上都是监测矿震事件，根据矿震事件反演工作面应力分布。由开采活动引起的矿震事件，由于不知初始时刻与位置，震动信号反演出的波速往往不准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，提供一种能够实时探测煤矿工作面、提高反演工作面内部波速的准确度，以人工震源为震动信号反演煤矿工作面应力分布的方法，

为了解决上述技术问题，本发明提供的人工震源为震动信号反演煤矿工作面应力分布的方法，包括数据采集、数据处理、数据解释步骤，具体包括：

（1）数据采集：在煤矿工作面的运输顺槽侧布置传感器，轨道顺槽测布置放炮点或重锤敲击点，放炮点或重锤敲击点与传感器位置相对应；另安装一个传感器记录参考信号，当放炮或重锤敲击时开始记录信号，每放一次炮或重锤敲击一次记录在一个文件中，记录的文件个数与人工震源震动的次数相同；

（2）数据处理：用波速反演软件打开记录文件，建立观测系统，输入人工震源点坐标和传感器坐标，用软件标记传感器接收信号的到时时间；波速反演软件根据人工震源点坐标和传感器坐标，计算出煤矿工作面的所有射线；

（3）数据解释：将煤矿工作面在三维空间上网格化，每个网格内的波速设定为常数，列出每条射线穿过每个网格的长度方程，解方程组，反演出每个网格的速度值，得到煤矿工作面的速度图像；根据震动波的波速与应力存在幂函数关系，即可得到煤矿工作面的应力分析信息。

本发明的有益效果在于：本发明的放炮点或重锤敲击点为人工激发的可控制源，即已知震源位，由此反演煤矿工作面内部的波速比根据矿震事件的震动信号反演出的波速是更为准确的结果。

附图说明

图1为本发明的煤矿工作面的布置示意图；

图2为本发明的煤矿工作面的射线分布图；

图中：上方圆点为放炮点或重锤敲击点，下方圆点为传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作详细说明。

本发明本发明提供的人工震源为震动信号反演煤矿工作面应力分布的方法，包括数据采集、数据处理、数据解释步骤，具体包括：

（1）数据采集：在煤矿工作面的运输顺槽侧布置传感器，轨道顺槽测布置放炮点或重锤敲击点，放炮点或重锤敲击点与传感器位置相对应，如图1所示；另安装一个传感器记录参考信号，当放炮或重锤敲击时开始记录信号，每放一次炮或重锤敲击一次记录在一个文件中，记录的文件个数与人工震源震动的次数相同；

（2）数据处理：用波速反演软件打开记录文件，建立观测系统，输入人工震源点坐标和传感器坐标，用软件标记传感器接收信号的到时时间；波速反演软件根据人工震源点坐标和传感器坐标，计算出煤矿工作面的所有射线，如图2所示；

（3）数据解释：将煤矿工作面在三维空间上网格化，每个网格内的波速设定为常数，列出每条射线穿过每个网格的长度方程，解方程组，反演出每个网格的速度值，得到煤矿工作面的速度图像；根据震动波的波速与应力存在幂函数关系，即可得到煤矿工作面的应力分析信息。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。