[发明专利]基于多参数约束和结构校正的随掘巷道全波形反演方法

说明书

本发明公开了一种基于多参数约束和结构校正的随掘巷道全波形反演方法，包括以下步骤：步骤1、构建全波形反演初始模型，再采用多尺度弹性波全波形反演方法对初始模型进行单一尺度反演；步骤2、对单一尺度反演结果进行多参数加权约束结构校正，得到初步校正结果；步骤3、基于预先设定的限制条件，对初步校正结果进行一维波速剖面空间结构校正和平滑约束，得到二次校正结果；步骤4、将二次校正结果作为下一尺度的初始模型，继续进行全波形反演；重复步骤2～步骤4，直至所有尺度反演完成，得到全波形反演结果。本发明能够有效解决随掘巷道超前探测中观测系统限制性较强、探测数据量较少且偏移距偏小、波形反演多解性强的问题，提升反演效果。

技术领域

本发明涉及矿山勘探成像技术领域，尤其涉及一种基于多参数约束和结构校正的随掘巷道全波形反演方法，更具体的说是涉及一种基于多参数加权约束与波速剖面空间结构校正的随掘巷道探测弹性波全波形反演方法。

背景技术

作为煤矿生产的两大核心环节之一，掘进智能化发展需求极为迫切，但巷道掘进过程中，煤与瓦斯突出、突水等灾害严重威胁着掘进生产安全和矿工的人身安全。地质保障技术是煤炭智能化生产安全保障的基础，是实现巷道掘进施工前、中、后地质预判、扰动感知与风险评估的基础数据来源，是一切智能掘进关键技术实施的前提保障。

但是，目前矿山地震超前探测成像解释结果多为“画弧”，假异常界面较多，成像精度较低(如图1所示)，难以满足巷道智能掘进地质保障需求。

全波形反演方法可以充分利用地震波的运动学和动力学特征来获取地下模型参数信息，具有复杂构造成像精度高、物性参数反演效果好等优点，在地表地震勘探中取得了很好的应用效果，是未来矿山地震超前探测成像的最优选择，可以满足巷道智能掘进地质保障需求。但地震超前探测模式与地表探测有所不同，其观测系统限制性较强，仅在掘进迎头后方中心线上布设一系列成线性排列的炮点与检波点，对于掘进前方异常体近似于单偏移距探测，并且，受探测空间限制，布设的炮点与检波点数量有限，因此，该探测模式数据量较少且偏移距偏小，会导致全波形反演的多解性增强，物性参数计算误差增大。

因此，如何提供一种适用于矿山随掘巷道探测模式下的高精度全波形反演方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于多参数约束和结构校正的随掘巷道全波形反演方法，结合多参数加权约束和波速剖面空间结构校正，有效解决巷道超前探测中观测系统限制性较强、探测数据量较少且偏移距偏小、波形反演多解性强的问题，提升反演效果，实现掘进前方异常地质构造高精度成像。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于多参数约束和结构校正的随掘巷道全波形反演方法，包括以下步骤：

步骤1、输入理论模拟数据或实测常规巷道地震超前数据，构建全波形反演初始模型，再采用多尺度弹性波全波形反演方法对初始模型进行单一尺度反演；

步骤2、对步骤1得到的单一尺度反演结果进行多参数加权约束结构校正，得到初步校正结果；

步骤3、基于预先设定的限制条件，对初步校正结果进行一维波速剖面空间结构校正和平滑约束，得到二次校正结果；

步骤4、将步骤3得到的二次校正结果作为下一尺度的初始模型，继续按照步骤1的方式进行全波形反演；

步骤5、重复执行步骤2～步骤4，直至所有尺度反演完成，得到巷道超前探测弹性波全波形反演结果。

进一步的，步骤2中，按照下式进行多参数加权约束结构校正：