[发明专利]一种煤层底板隐伏突水陷落柱动态定位方法

说明书

本发明涉及一种定位方法，属于地球物理勘探技术领域，具体涉及一种煤层底板隐伏突水陷落柱定位方法。该方法通过地面微震监测技术采集煤层底板隐伏陷落柱作为高承压水导水通道产生的“二次震动”作为震源，通过最短路径成像、反演分析，从而确定地下隐伏的、动态的出水点，进而精确定位出隐伏陷落柱位置。

技术领域

本发明涉及一种定位方法，属于地球物理勘探技术领域，具体涉及一种煤层底板隐伏突水陷落柱的动态定位方法。

背景技术

近年来，煤层底板高承压奥灰水造成的突水淹井事故呈现出了一些新特点，即奥灰岩溶陷落柱的顶部发育到煤层底板以下30～50m，但并未进入煤层，因此对煤层工作面探测时一切正常、对煤层底板进行注浆改造时也难以发现小尺度的陷落柱；而在煤层回采后，煤层底板的破裂带、裂隙带与潜在的、隐伏的陷落柱在横向、垂向逐渐沟通，从而使得高承压的奥灰水通过底板“两带”，从采空区滞后出水，最终造成淹井、淹面甚至人员伤亡事故的发生。

陷落柱是一种十分特殊的孤立地质体，其具有横截面小、纵向延伸长、形态不规则、填充物差异大等特点，常规的地面钻探手段难以控制。围绕陷落柱的地球物理探查，煤矿采区高分辨率三维地震发挥了重要作用。以往大量三维地震资料探采对比结果表明：地面三维地震对于长轴直径30m以上陷落柱探查的准确率约为50％左右，对于其他小型陷落柱的探明程度更低。近年来，煤矿井下槽波地震勘探技术以其探测距离近、影响因素少、分辨率高等独特优势，对煤矿井下工作面内部隐伏的、长轴直径10m以上的陷落柱能够实现可靠探测，而对于隐伏于煤层底板以下陷落柱则无能为力。

因此，煤层底板隐伏陷落柱导致煤矿突水淹井后，如何快速、准确地确定突水点位置成为矿山水害事故应急抢险救援的关键技术问题。

发明内容

本发明主要针对现有技术对小型陷落柱及隐伏陷落柱难以探测的技术问题，提供了一种煤层底板隐伏突水陷落柱的动态定位方法。该方法通过地面微震监测技术采集煤层底板隐伏陷落柱作为高承压水导水通道产生的“二次震动”作为震源，通过最短路径成像、反演分析，从而确定地下隐伏的、动态的出水点，进而精确定位出隐伏陷落柱位置。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

(1)布置最佳的微震监测监测系统。地面布设的微震监测系统的平面范围能够“包围”出水点，且不同微震监测点的初至时间存在一定的时差。

(2)每一个监测点上均布置接收装置(检波器)；

(3)微震监测系统需连续不间断记录；

(4)从采集到的记录里面提取微震事件；

(5)从每个微震事件中提取监测点坐标(x_i,y_i,z_i,t_i)(i＝1,2,3,...,n)；

(6)对每个监测点坐标进行静校正，校正到所有接收点都在一个基准面上，具体步骤为：

其中Δt为正校正量；z_i为监测点高程；z₀为基准面高程；v为波速。

(7)采用震源最短路径成像法，精细快速在时间等值线平面图上确定突水范围。

上述方法的具体步骤为：

1)基于地下均匀介质模型的假设条件下

2)绘制不同微震监测点接收到的同一微震事件的初至时间平面图；

3)采用趋势面分析技术对微震事件初至时间等值线图进行残差提取，找出平面上时间最短的点的位置。

趋势面分析技术残差提取的具体步骤为：