[发明专利]一种煤层底板隐伏突水陷落柱动态定位方法

摘要

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。

主权项

1.一种煤层底板隐伏突水陷落柱动态定位方法，其特征在于，包括：监测准备步骤：在地面布设监测范围覆盖突水点的微震观测系统；信号采集步骤：利用所述微震观测系统采集次生震源的微震信号，所述次生震源由高承压底板水冲击煤层顶板形成；信号分析步骤：分析所述微震信号进而确定地下隐伏突水点位置；所述信号分析步骤具体包括：从连续不间断采集的记录里提取微震事件；从每个微震事件中提取监测点坐标(xi,yi,zi,ti),其中，i＝1，2，3……n；对监测点坐标进行静校正，使所有接收点都在一个基准面上；采用震源最短路径成像，精细快速在时间等值线平面图上确定突水范围；所述采用震源最短路径成像步骤具体包括:步骤5.1,选择可假设为均匀介质的地下模型；步骤5.2，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；步骤5.3采用趋势面分析技术对初至时间平面图进行残差提取，找出平面上时间最短的点的位置；残差提取具体包括:步骤6.1,初至时间等值线的趋势面拟合；设震源到监测点的初至时间t_i是由其趋势值异常值u_i和干扰值s_i组成，即式中i＝1，2，3……n；其中，t_i为走时监测值，为走时趋势值，u_i为走时的异常值；设地面有n组监测值(xi,yi,zi,ti)其中i＝1，2，3……n，其中(xi,yi,zi)为监测点坐标，ti为走时监测值，由于数据进行静校正，所以采用P次多项式对其进行趋势面拟合为：其中，P为趋势面的次数；b0,b1,b2,...,bL‑1为待定系数；L为拟合系数的个数，L＝(P+1)(P+2)/2；将n对监测点(xi,yi,zi)及对应的走时监测值ti带入上式，按照最小二乘法估值原理，令根据极值定理，为使Q达到最小，对上式求导解算大型线性方程组，可以求出L个系数值，求出拟合曲面；步骤6.2，拟合度计算；设t_i，为第i个监测点上走时的监测值和趋势值，为其平均值，总离差平方和其中，Q2数值越大，则拟合程度越高；式中，步骤6.3，显著性检验趋势面拟合的效果，采用F分布进行辅助性检验：式中，L′为多项式趋势面方程系数的个数；n为监测点数；Q1的自由度为n‑L；Q2的自由度为L‑1；对于给定的检验水平α，查表得到临界值Fα；当F＞Fα时，则认为趋势面反应量的变化情况显著，反之则不显著；步骤6.4，残差提取；微震事件进行趋势面分析以后，分离出来的异常走时数据具有数学期望值为0，方差最小的统计特性，整体趋于正态分布；这是走时异常阈值划分的定量标准可以确定为：为异常点，即为初至时间平面图上时间最短点；此点即为距离地下出水点水平投影最近的监测点。