一種井上下全空間地震波數據採集系統和勘探方法
2023-05-15 01:05:41 2
一種井上下全空間地震波數據採集系統和勘探方法
【專利摘要】一種井上下全空間地震波數據採集系統，包括若干組地震波形成裝置(1)，若干組地震波地面接收裝置(2)，若干組地震波井下接收裝置(3)和地震波數據採集控制裝置(4)，地震波形成裝置(1)經啟動後形成地震波，由地震波地面接收裝置(2)和地震波井下接收裝置(3)接收，然後形成地震波信號數據，傳輸給所述地震波數據採集控制裝置(4)。本發明能夠獲得高精度，全方位，大範圍的地震波數據，信息量非常豐富，能夠準確的確定礦井地質條件，為煤礦企業開採實踐提供可靠依據。
【專利說明】一種井上下全空間地震波數據採集系統和勘探方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種煤礦地震波勘探系統和勘探方法，尤其是一種井上下全空間地震波數據採集系統和勘探方法。
【背景技術】
[0002]由於煤礦開採嚴重依賴於地質條件，地質條件的變化直接影響到煤礦開採方法的適用，安全措施的適用，設備等等的採購，因此，對於煤礦企業而言，在開採前以及在開採過程中，甚至在開採後都要對礦井地質條件進行勘探並分析判斷。目前，煤礦企業採用的地質勘探方法包括井下地震波勘探和孔間地震波勘探。井下地震波勘探是在煤礦井下的巷道內布置震源點和接收點，整個勘探工作都是在井下完成。孔間地震波勘探是在鑽孔內進行的一種地震波勘探，通過在巖層內鑽孔，將震源點和接收點布置在鑽孔內對地質條件進行勘探。
[0003]井下地震波勘探將震源點和接收點都布置在井下，在井下施工；孔間地震波勘探的震源點和接收點則都是布置在孔中。井下地震波勘探由於礦井安全生產的要求，井下震源能量受到嚴格限制，且局限於井下狹小的空間，能夠達到的勘探精度和覆蓋範圍都較小，獲得的地質條件信息非常有限。孔間地震波勘探由於施工鑽孔成本很高，不宜大面積實施，所能獲得地質條件信息嚴重受限於孔鑽數量。因此，煤礦企業採用現有的地震波勘探方法所能獲取的地質條件信息極為有限，而地質條件分析的準確性顯然嚴重依賴於勘探信息數量，目前的地震波勘探方法嚴重不能滿足煤礦開採的要求。
【發明內容】
[0004]為了解決目前地震波勘探方法地質條件信息嚴重有限，無法滿足煤礦企業開採要求的問題，本發明提供了一種井上下全空間地震波數據採集系統和勘探方法。
[0005]本發明採用的技術方案如下:
[0006]一種井上下全空間地震波數據採集系統，包括若干組地震波形成裝置，若干組地震波地面接收裝置，若干組地震波井下接收裝置和地震波數據採集控制裝置，所述地震波形成裝置經啟動後形成地震波，由所述地震波地面接收裝置和所述地震波井下接收裝置接收，然後形成地震波信號數據，傳輸給所述地震波數據採集控制裝置；所述地震波形成裝置布置於礦井地面上，用於產生地震波，每一組包含若干個所述地震波形成裝置，沿井下巷道軸向布置，形成線連接；所述地震波地面接收裝置布置於所述礦井地面上，每一組包含若干個所述地震波地面接收裝置，沿所述井下巷道軸向布置，形成線連接；所述地震波井下接收裝置布置於所述井下巷道內，每一條井下巷道內布置一組，每一組包含若干個所述地震波井下接收裝置，沿所述井下巷道軸向布置，形成線連接；所述地震波數據採集控制裝置布置於所述礦井地面上，與每一組所述地震波地面接收裝置和每一組所述地震波井下接收裝置分別連接。
[0007]在上述井上下全空間地震波數據採集系統中，所述地震波形成裝置形成的地震波能量範圍由井下開採煤層與所述礦井地面距離確定。
[0008]在上述井上下全空間地震波數據採集系統中，所述井下開採煤層與所述礦井地面距離為500-1000m時，所述地震波形成裝置形成的地震波能量範圍為5000-20000KJ。
[0009]在上述井上下全空間地震波數據採集系統中，沿所述井下巷道軸向每間隔5-20m，每一組所述地震波形成裝置布置一個所述地震波形成裝置，組間距為20-80m，每一組所述地震波地面接收裝置布置一個所述地震波地面接收裝置，組間距為20-80m，每一組所述地震波井下接收裝置布置一個所述地震波井下接收裝置；所述每一組地震波形成裝置均等間距布置，每一組內的每一個所述地震波形成裝置也等間距布置；所述每一組地震波地面接收裝置均等間距布置，每一組內的每一個所述地震波地面接收裝置也等間距布置；所述每一組地震波井下接收裝置內的每一個所述地震波井下接收裝置等間距布置。
[0010]在上述井上下全空間地震波數據採集系統中，所述井下開採煤層與所述礦井地面距離為600m時，所述地震波形成裝置形成的地震波能量範圍為5000-10000KJ。
[0011]在上述井上下全空間地震波數據採集系統中，沿所述井下巷道軸向每間隔5m，每一組所述地震波形成裝置布置一個所述地震波形成裝置，組間距為20m，每一組所述地震波地面接收裝置布置一個所述地震波地面接收裝置，組間距為20m，每一組所述地震波井下接收裝置布置一個所述地震波井下接收裝置；所述每一組地震波形成裝置均等間距布置，每一組內的每一個所述地震波形成裝置也等間距布置；所述每一組地震波地面接收裝置均等間距布置，每一組內的每一個所述地震波地面接收裝置也等間距布置；所述每一組地震波井下接收裝置內的每一個所述地震波井下接收裝置等間距布置。
[0012]在上述井上下全空間地震波數據採集系統中，所述地震波形成裝置包括一個炸藥震源或可控震源。
[0013]在上述井上下全空間地震波數據採集系統中，所述地震波地面接收裝置和所述地震波井下接收裝置均包括一個動圈式三分量地震波檢波器，且型號相同。
[0014]在上述井上下全空間地震波數據採集系統中，所述地震波井下接收裝置通過錨杆固定於所述井下巷道頂板上。
[0015]在上述井上下全空間地震波數據採集系統中，所述地震波井下接收裝置通過鑽孔與所述地震波數據採集控制裝置連接。
[0016]一種採用上述井上下全空間地震波數據採集系統對礦井地質條件進行井上下全空間地震探測的勘探方法，包括如下步驟:
[0017](a)將所述地震波形成裝置，所述地震波地面接收裝置布置於所述礦井地面上，將所述地震波井下接收裝置布置於所述井下巷道內，並將所述地震波地面接收裝置和所述地震波井下接收裝置與所述地震波數據採集控制裝置連接；
[0018](b)啟動所述地震波形成裝置，使形成地震波，同時啟動所述地震波地面接收裝置和所述地震波井下接收裝置對所述地震波信號進行接收，並轉化為地震波數據，然後傳輸給所述地震波數據採集控制裝置；
[0019](C)通過所述地震波數據採集控制裝置對所述地震波數據進行分析，並進行層析成像處理，獲得礦井地質條件信息。
[0020]本發明的上述技術方案相比現有技術具有以下優點:
[0021]①本發明提供的一種井上下全空間地震波數據採集系統和勘探方法，由於是在地面形成地震波，並由地震波地面接收裝置和井下接收裝置共同接收，能夠根據煤礦開採條件確定地震波能量範圍，並據此合理布置地震波形成裝置數量和接收裝置數量，因此，本發明能夠突破鑽孔數量限制和井下開採空間限制以及安全要求，高精度，全方位，大範圍的確定出礦井地質條件，能夠有力的指導煤礦生產實踐。
[0022]②本發明提供的一種井上下全空間地震波數據採集系統和勘探方法，由於不需要進行鑽孔施工，不僅不需要支付鑽孔費用，而且不需要花費鑽孔時間，因此，本發明在超過鑽孔間勘探效果的同時，還能夠較大幅度的降低勘探成本。
[0023]③本發明提供的一種井上下全空間地震波數據採集系統和勘探方法，通過礦井深度確定地震波能量範圍，並對地震波形成裝置，地震波地面接收裝置和地震波井下接收裝置沿井下巷道軸向布置數量進行了合理確定，因此，本發明在滿足礦井地質條件勘探要求同時，有效控制勘探成本。
[0024]④本發明提供的一種井上下全空間地震波勘探方法，由於能夠獲得高精度，全方位，大範圍的地震波數據，且通過層析成像方法反演井下巷道與地面之間的地質信息，因此，本發明能夠準確勘探井下巷道周圍煤層頂板的地質情況，同時獲得高解析度的地層速度等物性信息，為煤礦開採實踐提供準確可靠的指導。
[0025]⑤本發明提供的一種井上下全空間地震波數據採集系統和勘探方法，由於地震波地面接收裝置是線連接，並等距離分成若干組，因此，本發明能夠達到高解析度的地面二維和三維地震勘探目的。
[0026]⑥本發明提供的一種井上下全空間地震波數據採集系統和勘探方法，由於在採用地面地震波接收同時，還進行井下接收，能夠通過井下接收裝置採集的數據，對由地面接收裝置採集的地面二維和三維地震波數據進行約束反演，進而提高地面二維和三維地震波勘探的解析度和解釋精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]為了使本發明的內容更容易被清楚的理解，下面根據本發明的具體實施例並結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中:
[0028]圖1是本發明一種井上下全空間地震波數據採集系統沿井下巷道徑向剖視的結構示意圖；
[0029]圖2是本發明一種井上下全空間地震波數據採集系統沿井下巷道軸向剖視的結構示意圖。
[0030]圖中標記為:1_地震波形成裝置，2-地震波地面接收裝置，3-地震波井下接收裝置，4-地震波數據採集控制裝置，5-礦井地面，6-井下巷道，7-開採煤層，8-錨杆，9-鑽孔。
【具體實施方式】
[0031]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0032]圖1和顯示的是本發明一種井上下全空間地震波數據採集系統和勘探方法的優選實施例。
[0033]所述井上下全空間地震波數據採集系統，其特徵在於:包括若干組地震波形成裝置I，若干組地震波地面接收裝置2，若干組地震波井下接收裝置3和地震波數據採集控制裝置4，所述地震波形成裝置I經啟動後形成地震波，由所述地震波地面接收裝置2和所述地震波井下接收裝置3接收，然後形成地震波信號數據，傳輸給所述地震波數據採集控制裝置4 ;所述地震波形成裝置I布置於礦井地面5上，用於產生地震波，每一組包含若干個所述地震波形成裝置1，沿井下巷道6軸向布置，形成線連接；所述地震波地面接收裝置2布置於所述礦井地面5上，每一組包含若干個所述地震波地面接收裝置2，沿所述井下巷道6軸向布置，形成線連接；所述地震波井下接收裝置3布置於所述井下巷道6內，每一條井下巷道6內布置一組，每一組包含若干個所述地震波井下接收裝置3，沿所述井下巷道6軸向布置，形成線連接；所述地震波數據採集控制裝置4布置於所述礦井地面5上，與每一組所述地震波地面接收裝置2和每一組所述地震波井下接收裝置3分別連接。
[0034]在本實施例中，所述地震波形成裝置I形成的地震波能量範圍由井下開採煤層7與所述礦井地面5距離確定。
[0035]在本實施例中，所述井下開採煤層7與所述礦井地面5距離為600m，所述地震波形成裝置I形成的地震波能量範圍為5000-10000KJ。
[0036]在本實施例中，沿所述井下巷道6軸向每間隔5-20m，每一組所述地震波形成裝置I布置一個所述地震波形成裝置1，組間距為20-80m，每一組所述地震波地面接收裝置2布置一個所述地震波地面接收裝置2，組間距為20-80m，每一組所述地震波井下接收裝置3布置一個所述地震波井下接收裝置3 ;所述每一組地震波形成裝置I均等間距布置，每一組內的每一個所述地震波形成裝置I也等間距布置；所述每一組地震波地面接收裝置2均等間距布置，每一組內的每一個所述地震波地面接收裝置2也等間距布置；所述每一組地震波井下接收裝置3內的每一個所述地震波井下接收裝置3等間距布置。
[0037]在本實施例中，所述地震波形成裝置I包括一個炸藥震源或可控震源。
[0038]在本實施例中，所述地震波地面接收裝置2和所述地震波井下接收裝置3均包括一個動圈式三分量地震波檢波器，且型號相同。
[0039]在本實施例中，所述地震波井下接收裝置3通過錨杆8固定於所述井下巷道6頂板上。
[0040]在本實施例中，所述地震波井下接收裝置3通過鑽孔9與所述地震波數據採集控制裝置4連接。
[0041]採用本實施例中的井上下全空間地震波數據採集系統對礦井地質條件進行井上下全空間地震探測的勘探方法，包括如下步驟:
[0042](a)將所述地震波形成裝置I，所述地震波地面接收裝置2布置於所述礦井地面5上，將所述地震波井下接收裝置3布置於所述井下巷道6內，並將所述地震波地面接收裝置2和所述地震波井下接收裝置3與所述地震波數據採集控制裝置4連接；
[0043](b)啟動所述地震波形成裝置1，使形成地震波，同時啟動所述地震波地面接收裝置2和所述地震波井下接收裝置3對所述地震波信號進行接收，並轉化為地震波數據，然後傳輸給所述地震波數據採集控制裝置4 ；
[0044](c)通過所述地震波數據採集控制裝置4對所述地震波數據進行分析，並進行層析成像處理，獲得礦井地質條件信息。
[0045]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之中。
【權利要求】
1.一種井上下全空間地震波數據採集系統，其特徵在於:包括若干組地震波形成裝置(1)，若干組地震波地面接收裝置(2)，若干組地震波井下接收裝置(3)和地震波數據採集控制裝置(4)，所述地震波形成裝置(I)經啟動後形成地震波，由所述地震波地面接收裝置(2)和所述地震波井下接收裝置(3)接收，然後形成地震波信號數據，傳輸給所述地震波數據採集控制裝置(4)； 所述地震波形成裝置(I)布置於礦井地面(5)上，用於產生地震波，每一組包含若干個所述地震波形成裝置(I)，沿井下巷道(6)軸向布置，形成線連接； 所述地震波地面接收裝置(2)布置於所述礦井地面(5)上，每一組包含若干個所述地震波地面接收裝置(2)，沿所述井下巷道(6)軸向布置，形成線連接； 所述地震波井下接收裝置(3)布置於所述井下巷道￠)內，每一條井下巷道￠)內布置一組，每一組包含若干個所述地震波井下接收裝置(3)，沿所述井下巷道(6)軸向布置，形成線連接； 所述地震波數據採集控制裝置(4)布置於所述礦井地面(5)上，與每一組所述地震波地面接收裝置(2)和每一組所述地震波井下接收裝置(3)分別連接。
2.根據權利要求1所述的井上下全空間地震波數據採集系統，其特徵在於:所述地震波形成裝置(I)形成的地震波能量範圍由井下開採煤層(7)與所述礦井地面(5)距離確定。
3.根據權利要求2所述的井上下全空間地震波數據採集系統，其特徵在於:所述井下開採煤層(7)與所述礦井地面(5)距離為500-1000m時，所述地震波形成裝置(I)形成的地震波能量範圍為5000-20000KJ。
4.根據權利要求3所述的井上下全空間地震波數據採集系統，其特徵在於:沿所述井下巷道(6)軸向每間隔5-20m，每一組所述地震波形成裝置(I)布置一個所述地震波形成裝置(1)，組間距為20-80m，每一組所述地震波地面接收裝置(2)布置一個所述地震波地面接收裝置(2)，組間距為20-80m，每一組所述地震波井下接收裝置(3)布置一個所述地震波井下接收裝置⑶； 所述每一組地震波形成裝置(I)均等間距布置，每一組內的每一個所述地震波形成裝置⑴也等間距布置； 所述每一組地震波地面接收裝置(2)均等間距布置，每一組內的每一個所述地震波地面接收裝置(2)也等間距布置； 所述每一組地震波井下接收裝置(3)內的每一個所述地震波井下接收裝置(3)等間距布置。
5.根據權利要求1-4任一所述的井上下全空間地震波數據採集系統，其特徵在於:所述地震波形成裝置(I)包括一個炸藥震源或可控震源。
6.根據權利要求1-4任一所述的井上下全空間地震波數據採集系統，其特徵在於:所述地震波地面接收裝置(2)和所述地震波井下接收裝置(3)均包括一個動圈式三分量地震波檢波器，且型號相同。
7.根據權利要求1-4任一所述的井上下全空間地震波數據採集系統，其特徵在於:所述地震波井下接收裝置(3)通過錨杆(8)固定於所述井下巷道(6)頂板上。
8.根據權利要求1-4任一所述的井上下全空間地震波數據採集系統，其特徵在於:所述地震波井下接收裝置(3)通過鑽孔(9)與所述地震波數據採集控制裝置(4)連接。
9.一種採用權利要求1-8任一所述的井上下全空間地震波數據採集系統對礦井地質條件進行井上下全空間地震探測的勘探方法，其特徵在於:包括如下步驟: (a)將所述地震波形成裝置(I)，所述地震波地面接收裝置(2)布置於所述礦井地面(5)上，將所述地震波井下接收裝置(3)布置於所述井下巷道￠)內，並將所述地震波地面接收裝置(2)和所述地震波井下接收裝置(3)與所述地震波數據採集控制裝置(4)連接；(b)啟動所述地震波形成裝置(I)，使形成地震波，同時啟動所述地震波地面接收裝置(2)和所述地震波井下接收裝置(3)對所述地震波信號進行接收，並轉化為地震波數據，然後傳輸給所述地震波數據採集控制裝置(4)； (c)通過所述地震波數據採集控制裝置(4)對所述地震波數據進行分析，並進行層析成像處理，獲得礦井地質條件信息。
【文檔編號】G01V1/40GK104360395SQ201410654650
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月18日 優先權日:2014年11月18日
【發明者】廉玉廣, 李宏傑, 李文, 張永超, 牟義, 遊超, 邱浩, 李健, 姜鵬, 黎靈, 陳書客 申請人:煤炭科學技術研究院有限公司