一种基于透射槽波相邻道质心频率的层析成像方法

技术特征：
1.一种基于透射槽波相邻道质心频率的层析成像方法，其特征在于，具体步骤为：a、采集透射槽波信号及形成多个共炮点道集：在煤层工作面一侧的巷道侧壁呈一排等间隔设置多个震源点、另一侧的巷道侧壁呈一排等间隔设置多个检波器，且多个震源点与多个检波器均处于同一水平面，多个检波器均与地震仪连接，形成煤层透射槽波勘探观测系统；从各个震源点依次向煤层发射透射槽波信号，各个震源点的透射槽波信号经过煤层透射后被各个检波器接收，地震仪将各个检波器接收的多道透射槽波信号，按照多个检波器各自接收同一震源点的透射槽波信号形成一个共炮点道集，从而每个震源点均形成一个共炮点道集；b、对各个检波器接收的各道透射槽波信号进行质心频率提取：根据地震信号的振幅-频率谱的统计学关系，将每个检波器获取的各个震源激发的各道透射槽波信号的质心频率提取，得到每道透射槽波信号的质心频率；c、根据每道透射槽波信号的质心频率计算其相邻道质心频率的衰减参数：相邻道质心频率的衰减参数计算过程为：先选择一个震源点，然后确定距离该震源点最短的检波器为起始检波器，将该检波器接收该震源点激发的透射槽波质心频率设定为初始值，起始检波器两侧距离该检波器最近的检波器获取的同一震源点激发的透射槽波质心频率分别与初始值进行相邻道计算，具体为：a)已知透射槽波频率的衰减传播距离呈线性关系，有：式中：f
s
、分别为震源点激发时透射槽波信号的质心频率，方差；α
o
为槽波频率衰减系数；f
r
为检波器接收该震源点的单道透射槽波信号的质心频率；b)根据公式(2)假定为定值，则式(2)能简化为：kα0l
r
＝f
s-f
r
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)其中l
r
为每个检波器到震源点的传播距离；c)根据公式(3)，有每个检波器的共炮点道集中第i道的结果：kα0l
i
＝f
s-f
i
,i＝1,2,.....,n在透射槽波勘探观测系统中，相邻道传播路径相近，因此设定这两条传播路径中的槽波质心频率衰减系数相同，则有：kα
i
(l
i 1-l
i
)＝(f
s-f
i 1
)-(f
s-f
i
)＝f
i-f
i 1
然后，根据上式求取每个震源点被各个检波器接收到的透射槽波信号的质心频率f
i
和传播距离l
i
，并将计算得到的频率衰减系数kα
i
定义为第i条传播路径上的结果，即式中：m
i
为每个共炮点道集中第i道槽波质心频率的衰减参数，此参数与传播路径和频率衰减系数呈线性关系且参数由共炮点道集的相邻道槽波信号计算得到；根据上式，能获得各个震源点激发的每道透射槽波信号相邻道的槽波质心频率的衰减参数；d、根据获取的数据进行层析成像：采用层析成像技术，将步骤c获取的各个相邻道质心
频率的衰减参数进行反演并估算出煤层工作面内m值的分布情况，从而实现对探测区域的地质成像。2.根据权利要求1所述的一种基于透射槽波相邻道质心频率的层析成像方法，其特征在于，所述步骤b中每道透射槽波信号的质心频率的求取方法为：
①
设透射槽波的时间信号为a(t
i
)，i＝1,....,n为采样点数，采样间隔为δt，采样时间t＝δt*(n-1)；
②
透射槽波信号经过fft变换，得到频率-振幅谱r(f
j
)，)，式中，f
r
为单道透射槽波信号的质心频率；通过上式，能得出各个检波器中每道透射槽波信号。3.根据权利要求1所述的一种基于透射槽波相邻道质心频率的层析成像方法，其特征在于，所述步骤d中反演计算时采用离散图像的重建技术，其表达式为式中，δf
i
为透射槽波的总频移量；m为对应网格内的频移量；d
ij
为第i条射线上第j个网格中射线的长度；n为射线总数；k为网格数；此时能在探测区域建立一个网格矩阵a(n
×
k)，进而形成如下矩阵方程：m＝aδf-1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)对公式(6)的系数矩阵进行求解，即能得到探测区域内的煤层m值的分布信息。

技术总结
本发明公开了一种基于透射槽波相邻道质心频率的层析成像方法，先根据地震信号振幅-频率谱的统计学规律，求取槽波信号的质心频率，再通过相邻道质心频率的算法得到质心频率变化特征，其中计算质心频率的算法与原有槽波信号的质心频率相结合，可准确估算槽波质心频率的衰减变化，并且在计算过程中无需确定f


技术研发人员：胡泽安 杨巧楠 田瀚 黄均辰 方嵩根
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：2022.04.24
技术公布日：2022/7/29