一种采空区识别方法、系统及存储介质与流程

1.本技术涉及采空区探测技术领域，特别涉及一种采空区识别方法、系统及存储介质。


背景技术：

2.根据国内外相关资料，目前老窑采空区探查主要采用钻探和地球物理探测技术，辅以采矿情况调查、变形观测、水文试验等手段。钻探方法比较直观，但往往需要布置密集的钻孔，投入很大的工作量。并且，因小矿井开采的无规律性，采用钻探很难准确探查采空区的范围，钻探效率低、经济投入大，并且，容易钻透采空区。
3.因此，亟需提供一种采空区识别方法，用于在不需要进行钻探的情况下对采空区进行识别，从而提升采空区的探测精准度和探测效率。


技术实现要素：

4.本技术提供一种采空区识别方法、系统及存储介质，用以在不需要进行钻探的情况下对采空区进行识别，从而提升采空区的探测精准度和探测效率。
5.本技术提供一种采空区识别方法，包括：
6.对地震勘探对应的偏移数据体进行层位划分；
7.确定目标层反射波的频率及目标层的层速度；
8.根据所述目标层反射波的频率及目标层的层速度计算目标层反射波的波长；
9.根据目标层反射波的波长和所述目标层的层速度计算反射波的延续时间；
10.根据所述目标层反射波的延续时间确定所述目标层反射波对应的延续反射波；
11.根据目标层反射波均方根振幅值和延续反射波的均方根振幅值生成用于标识目标层采空区的平面图。
12.本技术的有益效果在于：通过地震勘探对应的偏移数据体确定目标层反射波和延续反射波，进而根据目标层反射波均方根振幅值和延续反射波的均方根振幅值生成用于标识目标层采空区的平面图，从而通过反射波能量的变化来判断采空区位置，无需进行钻探即可实现对采空区的识别，从而提升了采空区的探测精准度和探测效率。
13.在一个实施例中，所述目标层反射波的频率根据以下方式确定：
14.通过地震数据处理程序生成目标层的频谱曲线；
15.根据所述目标层的频谱曲线确定反射波的频率。
16.在一个实施例中，所述目标层反射波的层速度根据以下方式确定：
17.获取记录反射波的反射时间与叠加速度之间的对应关系的数据；
18.通过所述记录反射波的反射时间与叠加速度之间的对应关系的数据和目标层反射波的反射时间进行插值，以确定所述目标层反射波的反射时间对应的叠加速度；
19.将所述叠加速度代入迪克斯公式求取目标层的层速度。
20.在一个实施例中，所述根据所述目标层反射波的频率及目标层的层速度计算目标
层反射波的波长，包括：
21.将所述目标层反射波的频率代入以下公式以确定目标层反射波的周期；
22.1＝tf；
23.其中，f为目标层反射波的频率，t为目标层反射波的周期；
24.将所述反射波的周期和所述目标层的层速度代入以下公式以确定目标层反射波的波长：
25.λ＝tv；
26.其中，v为目标层的层速度，λ为目标层反射波的波长。
27.在一个实施例中，所述根据目标层反射波的波长和所述目标层的层速度计算反射波的延续时间，包括：
28.将所述目标层反射波的波长和所述目标层的层速度代入以下公式，以确定所述反射波的延续时间：
29.t0＝λ/v；
30.其中，t0为反射波的延续时间，λ为目标层反射波的波长，v为目标层的层速度。
31.在一个实施例中，所述根据所述目标层反射波的延续时间确定所述目标层反射波对应的延续反射波，包括：
32.在地震勘探对应的偏移数据体中，抽取地震时间剖面作为主干剖面；
33.根据所述目标层反射波的延续时间在所述主干剖面中确定出延续反射波。
34.在一个实施例中，所述根据目标层反射波均方根振幅值和延续反射波的均方根振幅值生成用于标识目标层采空区的平面图，包括：
35.确定目标层反射波的均方根振幅值；
36.生成延续反射波的均方根振幅值；
37.根据所述目标层反射波的均方根振幅值和所述延续反射波的均方根振幅值的差值生成平面图。
38.在一个实施例中，不同差值对应平面图中的不同颜色的区域，所述方法还包括：
39.确定生成的平面图上预设颜色的区域为采空区的采动边界。
40.本技术提供一种采空区识别系统，包括：
41.至少一个处理器；以及，
42.与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
43.所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行以实现上述任意一项实施例所记载的采空区识别方法。
44.本技术提供一种计算机存储介质，当存储介质中的指令由采空区识别系统对应的处理器执行时，使得采空区识别系统能够实现上述任意一项实施例所记载的采空区识别方法。
45.本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
46.下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
47.附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中：
48.图1为本技术一实施例中一种采空区识别方法的流程图；
49.图2为本技术一实施例中目标层反射波均方根振幅值的分布示意图；
50.图3为本技术一实施例中延续反射波的均方根振幅值的分布示意图；
51.图4为本技术一实施例中用于标识目标层采空区的平面图；
52.图5为本技术一实施例中一种地震时间剖面的示意图；
53.图6为本技术一种采空区识别系统的硬件结构示意图。
具体实施方式
54.以下结合附图对本技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本技术，并不用于限定本技术。
55.图1为本技术一实施例中一种采空区识别方法的流程图，如图1所示，该方法可被实施为以下步骤s11-s16：
56.在步骤s11中，对地震勘探对应的偏移数据体进行层位划分；
57.在步骤s12中，确定目标层反射波的频率及目标层的层速度；
58.在步骤s13中，根据所述目标层反射波的频率及目标层的层速度计算目标层反射波的波长；
59.在步骤s14中，根据目标层反射波的波长和所述目标层的层速度计算反射波的延续时间；
60.在步骤s15中，根据所述目标层反射波的延续时间确定所述目标层反射波对应的延续反射波；
61.在步骤s16中，根据目标层反射波均方根振幅值和延续反射波的均方根振幅值生成用于标识目标层采空区的平面图。
62.本技术中，对地震勘探对应的偏移数据体进行层位划分；具体的，首先对地震勘探数据处理提供的偏移数据体进行层位标定,在层位标定的基础上按照5m
×
5m的网度进行层位解释。
63.确定目标层反射波的频率及目标层的层速度；具体的，应用傅里叶变换求出目的层段反射波的频谱：
[0064][0065]
其中f为频率，t为时间，f(f)称为频谱。
[0066]
另外，用迪克斯(dix)公式求取目的层的层速度：
[0067][0068]
其中vn为第n层的层速度，t
o，n
为第n层的反射波时间，vr为第n层对应的均方根(叠加)速度。
[0069]
根据所述目标层反射波的频率及目标层的层速度计算目标层反射波的波长；具体
的，将所述目标层反射波的频率代入以下公式以确定目标层反射波的周期；
[0070]
1＝tf；公式(3)
[0071]
其中，f为目标层反射波的频率，t为目标层反射波的周期；
[0072]
将所述反射波的周期和所述目标层的层速度代入以下公式以确定目标层反射波的波长：
[0073]
λ＝tv；公式(4)
[0074]
其中，v为目标层的层速度，λ为目标层反射波的波长。
[0075]
根据目标层反射波的波长和所述目标层的层速度计算反射波的延续时间；具体的，将所述目标层反射波的波长和所述目标层的层速度代入以下公式，以确定所述反射波的延续时间：
[0076]
t0＝λ/v；公式(5)
[0077]
其中，t0为反射波的延续时间，λ为目标层反射波的波长，v为目标层的层速度。
[0078]
根据所述目标层反射波的延续时间确定所述目标层反射波对应的延续反射波；具体的，在地震勘探对应的偏移数据体中，抽取地震时间剖面作为主干剖面；根据所述目标层反射波的延续时间在所述主干剖面中确定出延续反射波。
[0079]
根据目标层反射波均方根振幅值和延续反射波的均方根振幅值生成用于标识目标层采空区的平面图，具体的，图2为目标层反射波均方根振幅值的分布示意图，图3为延续反射波的均方根振幅值的分布示意图，将目标层反射波均方根振幅值减去延续反射波的均方根振幅值，得到用于标识目标层采空区的平面图如图4所示。在图2与图3中白色为均方根振幅值较大区域，灰色与灰黑色为均方根振幅值较小区域。图2中白色区域代表采动的区域，灰色及灰黑色区域代表未采动区域；图3中灰色及灰黑色代表可能采动的区域、白色代表未采动的区域。图4中白色代表均方根振幅差值较大的区域，灰色及灰黑色代表均方根振幅差值较小区域，白色区域代表采动区域，白色与其余颜色的边界为采动区边界。
[0080]
下面，结合具体实例对本技术的整体方案进行示例性说明，举例而言：
[0081]
对地震勘探数据处理提供的偏移数据体进行层位标定，具体如图5中的t2，其对应于2号煤层的反射波，在层位标定的基础上按照5m
×
5m的网度进行层位解释，计算目的层段反射波的频谱；应用地震数据处理软件，可以计算出目的层的频谱曲线，例如，从频谱曲线中可以得知煤层反射波的主频率为45hz～55hz。另外，根据记录反射波的反射时间与叠加速度之间的对应关系的数据和目标层反射波的反射时间进行插值，以确定所述目标层反射波的反射时间对应的叠加速度，并应用迪克斯公式计算目的层的层速度；
[0082]
反射波的反射时间与叠加速度之间的对应关系为：在反射时间为50ms时，其叠加速度为900m/s；在反射时间为150ms时，其叠加速度为1800m/s，在反射时间为250ms其叠加速度为3000m/s；而地震时间剖面上，煤层反射波的时间为170ms，用线性插值的方法，可以得知170ms的时间上，叠加速度为1800m/s (3000m/s-1800m/s)/(250ms-150ms)
×
(170ms-150ms)＝2040m/s。将对应的层速度代入上述公式(2)，得出煤层的层速度为2040m/s。
[0083]
根据所述目标层反射波的频率及目标层的层速度计算目标层反射波的波长；具体的，
[0084]
将50hz(频率)代入上述公式(3)，可以得出t＝0.02
[0085]
将t＝0.02，v＝2040代入上述公式(4)，可以得出λ＝40.8m
[0086]
将λ＝40.8m，v＝2040代入上述公式(5)，可以得出反射波延续时间t0＝20ms。
[0087]
其次，在完成解释的地震数据体中，按照80m
×
80m的网度抽取地震时间剖面作为主干剖面，在解释的层位(t2)下方约20ms(计算的反射波延续时间)的位置标定一个延续反射波(t延)，在此基础上按照5m
×
5m的网度完成延续反射波层位解释工作；因为完成解释的地震数据中，只包含了时间信息，而不能直接显示反射波的能量、频率变化信息，故需要对解释的目的层反射波及延续反射波的均方根振幅值进行计算并输出数据对应的值；
[0088]
均方根振幅是将振幅的平方的平均值再开方，由于振幅值在平均前平方了，因此它对特别大的振幅非常敏感。
[0089]
因为延续相位的反射波可能是某个地层产生的反射波，也可能只是纯粹的上覆地层延续反射波波。如果是某个地层产生的反射波，在上覆地层反射波延续相位的影响范围内，其反射波振幅、频率会受到受上覆地层反射波的影响；如果只是纯粹的延续相位，那这个波的振幅、频率等一定与上覆地层反射波的振幅、频率紧密相关。而煤层采空后，采空区域的物质密度降低，其下传的能量会削弱，表现在振幅上为振幅减弱。所以，将目标层反射波均方根振幅值(图2)减去延续反射波的均方根振幅值(图3)，将得到的结果生成平面图(图4)，在生成的平面图上，就可以调圈定出房柱式采空区的采动边界。
[0090]
在图2与图3中白色为均方根振幅值较大区域，灰色与灰黑色为均方根振幅值较小区域。图2中白色区域代表采动的区域，灰色及灰黑色区域代表未采动区域；图3中灰色及灰黑色代表可能采动的区域、白色代表未采动的区域。图4中白色代表均方根振幅差值较大的区域，灰色及灰黑色代表均方根振幅差值较小区域，白色区域代表采动区域，白色与其余颜色的边界为采动区边界。
[0091]
本技术的有益效果在于：通过地震勘探对应的偏移数据体确定目标层反射波和延续反射波，进而根据目标层反射波均方根振幅值和延续反射波的均方根振幅值生成用于标识目标层采空区的平面图，从而通过反射波能量的变化来判断采空区位置，无需进行钻探即可实现对采空区的识别，从而提升了采空区的探测精准度和探测效率。
[0092]
在一个实施例中，所述目标层反射波的频率根据以下步骤a1-a2确定：
[0093]
在步骤a1中，通过地震数据处理程序生成目标层的频谱曲线；
[0094]
在步骤a2中，根据所述目标层的频谱曲线确定反射波的频率。
[0095]
本实施例中，通过地震数据处理程序生成目标层的频谱曲线；该地震数据处理程序可以应用傅里叶变换求出目的层段反射波的频谱：
[0096][0097]
其中f为频率，t为时间，f(f)称为频谱。
[0098]
在求出目的层段反射波的频谱之后，生成目标层的频谱曲线；然后根据所述目标层的频谱曲线确定反射波的频率。
[0099]
在一个实施例中，所述目标层反射波的层速度根据以下步骤b1-b3确定：
[0100]
在步骤b1中，获取记录反射波的反射时间与叠加速度之间的对应关系的数据；
[0101]
在步骤b2中，通过所述记录反射波的反射时间与叠加速度之间的对应关系的数据和目标层反射波的反射时间进行插值，以确定所述目标层反射波的反射时间对应的叠加速度；
[0102]
在步骤b3中，将所述叠加速度代入迪克斯公式求取目标层的层速度。
[0103]
在一个实施例中，上述步骤s13可被实施为以下步骤c1-c2：
[0104]
在步骤c1中，将所述目标层反射波的频率代入以下公式以确定目标层反射波的周期；
[0105]
1＝tf；
[0106]
其中，f为目标层反射波的频率，t为目标层反射波的周期；
[0107]
在步骤c2中，将所述反射波的周期和所述目标层的层速度代入以下公式以确定目标层反射波的波长：
[0108]
λ＝tv；
[0109]
其中，v为目标层的层速度，λ为目标层反射波的波长。
[0110]
举例而言，假设目标层反射波的频率为50hz，代入1＝tf中，可得t＝0.02；其次，将t＝0.02，v＝2040代入λ＝tv，可以得出λ＝40.8m。
[0111]
在一个实施例中，上述步骤s14可被实施为以下步骤：
[0112]
将所述目标层反射波的波长和所述目标层的层速度代入以下公式，以确定所述反射波的延续时间：
[0113]
t0＝λ/v；
[0114]
其中，t0为反射波的延续时间，λ为目标层反射波的波长，v为目标层的层速度。
[0115]
在一个实施例中，上述步骤s15可被实施为以下步骤d1-d2：
[0116]
在步骤d1中，在地震勘探对应的偏移数据体中，抽取地震时间剖面作为主干剖面；
[0117]
在步骤d2中，根据所述目标层反射波的延续时间在所述主干剖面中确定出延续反射波。
[0118]
在一个实施例中，上述步骤s16可被实施为以下步骤e1-e3：
[0119]
在步骤e1中，确定目标层反射波的均方根振幅值；
[0120]
在步骤e2中，生成延续反射波的均方根振幅值；
[0121]
在步骤e3中，根据所述目标层反射波的均方根振幅值和所述延续反射波的均方根振幅值的差值生成平面图。
[0122]
在一个实施例中，不同差值对应平面图中的不同颜色的区域，所述方法还可被实施为以下步骤：
[0123]
确定生成的平面图上预设颜色的区域为采空区的采动边界。
[0124]
图6为本技术一种采空区识别系统的硬件结构示意图，包括：
[0125]
至少一个处理器620；以及，
[0126]
与所述至少一个处理器通信连接的存储器604；其中，
[0127]
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行以实现上述任意一项实施例所记载的采空区识别方法。
[0128]
参照图6，该采空区识别系统600可以包括以下一个或多个组件：处理组件602，存储器604，电源组件606，多媒体组件608，音频组件610，输入/输出(i/o)的接口612，传感器组件614，以及通信组件616。
[0129]
处理组件602通常控制采空区识别系统600的整体操作，处理组件602可以包括一个或多个处理器620来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件602
可以包括一个或多个模块，便于处理组件602和其他组件之间的交互。例如，处理组件602可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件608和处理组件602之间的交互。
[0130]
存储器604被配置为存储各种类型的数据以支持在采空区识别系统600的操作。这些数据的示例包括用于在采空区识别系统600上操作的任何应用程序或方法的指令，如文字，图片，视频等。存储器604可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(sram)，电可擦除可编程只读存储器(eeprom)，可擦除可编程只读存储器(eprom)，可编程只读存储器(prom)，只读存储器(rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
[0131]
电源组件606为采空区识别系统600的各种组件提供电源。电源组件606可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为采空区识别系统600生成、管理和分配电源相关联的组件。
[0132]
多媒体组件608包括在采空区识别系统600和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(lcd)和触摸面板(tp)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件608还可以包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当采空区识别系统600处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。
[0133]
音频组件610被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件610包括一个麦克风(mic)，当采空区识别系统600处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器604或经由通信组件616发送。在一些实施例中，音频组件610还包括一个扬声器，用于输出音频信号。
[0134]
i/o接口612为处理组件602和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。
[0135]
传感器组件614包括一个或多个传感器，用于为采空区识别系统600提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件614可以包括声音传感器。另外，传感器组件614可以检测到采空区识别系统600的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如组件为采空区识别系统600的显示器和小键盘，传感器组件614还可以检测采空区识别系统600或采空区识别系统600的一个组件的位置改变，用户与采空区识别系统600接触的存在或不存在，采空区识别系统600方位或加速/减速和采空区识别系统600的温度变化。传感器组件614可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件614还可以包括光传感器，如cmos或ccd图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件614还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。
[0136]
通信组件616被配置为使采空区识别系统600提供和其他设备以及云平台之间进行有线或无线方式的通信能力。采空区识别系统600可以接入基于通信标准的无线网络，如
wifi，2g或3g，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件616经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，通信组件616还包括近场通信(nfc)模块，以促进短程通信。例如，在nfc模块可基于射频识别(rfid)技术，红外数据协会(irda)技术，超宽带(uwb)技术，蓝牙(bt)技术和其他技术来实现。
[0137]
在示例性实施例中，采空区识别系统600可以被一个或多个应用专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理设备(dspd)、可编程逻辑器件(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述采空区识别方法。
[0138]
本技术提供一种计算机存储介质，当存储介质中的指令由采空区识别系统对应的处理器执行时，使得采空区识别系统能够实现上述任意一项实施例所记载的采空区识别方法。
[0139]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0140]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0141]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0142]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0143]
显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。