一种基于地震-雷达的煤层构造综合预报系统的制作方法

1.本发明涉及地球物理勘探领域，具体涉及一种基于地震-雷达的煤层构造综合预报系统。


背景技术：

2.煤炭是人类生产生活必不可缺的能量来源之一。近年煤矿开采的深度不断增加，导致煤矿开采难度越来越大，煤炭的开采安全问题越来越成为我国能源安全中的重要一环。
3.煤矿开采地质条件十分复杂，需通过提前预测工作面内部异常构造，制定合理的采煤方案，以保证安全高效的生产。目前常用的煤层构造探测方法有地震勘探法和矿井探地雷达勘探法。其中地震勘探法具有横向分辨率高、信噪比高等优势，有利于确定煤矿结构，探测工作面断层、陷落柱、破碎带等复杂构造，但对于一些微小构造信息（如断层、塌陷等）不能很好地解释，且在复杂地貌下可能形成目标的偏移；矿井探地雷达勘探法的探测效率高、精度高、便携性好，并且能够准确探测微小构造，但探测深度较浅，无法对工作面进行全覆盖。


技术实现要素：

4.本发明克服现有技术的不足，提供一种基于地震-雷达的煤层构造综合预报系统，融合了地震数据、矿井雷达数据“静-动”信息，能够高效率、高精度地在不同深度下精确探测矿井煤层构造，特别是一些微小构造信息煤层构造综合预报系统。
5.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种基于地震-雷达的煤层构造综合预报系统，包括地震数据库、矿井雷达数据采集系统、数据管理解释中心；所述地震数据库为矿井三维地震解释数据，用于对煤层的整体构造形成初步的解释成果；所述矿井雷达数据采集系统为使用矿井雷达对煤层结构信息进行探测，并与三维地震解释成果形成对比验证；所述数据管理解释中心用于对地震勘探数据与矿井雷达数据结合进行互相比对及融合分析。
6.进一步的，所述地震数据库是利用三维地震数据初步构建矿井煤层构造的三维地质模型；所述三维地质模型是在综合了地质、测井及地震资料的基础上，结合地震剖面解释和线性增强相干体技术，获得地震多属性分析预测结果，构建地震勘探区内构造的高精度地质模型。
7.进一步的，所述矿井雷达数据采集系统包括雷达天线、雷达主机、移动装置和供电装置；矿井雷达数据采集系统跟踪探测煤层构造信息，采集的数据将在数据管理解释中心用于修正、补充所述三维地质模型的煤层构造信息；其中：所述雷达天线包括发射天线和接收天线，雷达发射天线发射的电磁波的频率为300mhz；所述雷达主机与雷达天线相连，通过雷达发射天线向煤层发射电磁波、由雷达接
收天线接收煤层构造相关数据，并通过主机对数据进行存储、处理与显示；所述移动装置包括载物平台和四个移动车轮，移动车轮分别位于载物平台四角，用于矿井雷达的移动，通过智能控制中心进行远程操控实现对煤层进行跟踪探测；雷达主机、雷达天线被固定于载物平台上；所述供电装置为矿井雷达数据采集系统供电。
8.进一步的，所述供电装置为长宽高150mm
×
100mm
×
95mm的可充电电瓶，电瓶型号为12v14ah/20hr，使用绝缘塑料外壳封装。
9.进一步的，所述数据管理解释中心由多个主机控制终端组成，用于将矿井雷达数据与地震勘探数据进行综合解释，对二者进行相互验证及对比分析，利用矿井雷达跟踪探测的动态结果，对研究区内初步解释的构造结果进行标定，对煤层构造进行跟踪探测，并对探测结果进行更新预报，打破地震勘探以最终解释“静态结论”的局限，为地震勘探的精细化反演与解释提供基础。
10.与现有技术相比本发明具有以下有益效果：一种基于“地震-雷达”的煤层构造综合预报系统包含了可对煤层整体构造形成初步的解释成果的地震数据库，使用矿井雷达对煤层结构信息进行探测并与三维地震解释成果形成对比验证的矿井雷达数据采集系统，以及将地震勘探数据与矿井雷达数据结合进行互相比对及融合分析的数据管理解释中心。本发明结构简单，智能高效，使用地震勘探法和探地雷达勘探法相互配合勘探，通过反复彼此验证以增强解释的准确性，既融合了地震勘探法勘探深度深、抗干扰能力强的优势，又融合了矿井探地雷达勘探法工作效率高、浅层勘探精度高的优势，能够克服单一地球物理勘探方法的局限性及无对比验证情况下解释的多解性，实现高效率、高精度地在不同深度下精确探测矿井煤层构造，特别是一些微小构造信息。
附图说明
11.图1为本发明基于地震-雷达的煤层构造综合预报系统结构示意图。
12.图2为矿井雷达数据采集系统结构示意图。
13.图中标记如下：1-地震数据库，2-数据管理解释中心，3-矿井雷达数据采集系统，4-雷达天线，5-雷达主机，6-供电装置，7-移动车轮，8-载物平台，9-巷道顶板，10-巷道底板。
具体实施方式
14.以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例
15.如图1所示，一种基于地震-雷达的煤层构造综合预报系统，包括地震数据库1、矿井雷达数据采集系统3、数据管理解释中心2；所述地震数据库1为矿井三维地震解释数据，用于对煤层的整体构造形成初步的解释成果；所述矿井雷达数据采集系统为使用矿井雷达对煤层结构信息进行探测，并与三维地震解释成果形成对比验证；所述数据管理解释中心用于对地震勘探数据与矿井雷达数据结合进行互相比对及融合分析。所述地震数据库2是
利用三维地震数据初步构建矿井煤层构造的三维地质模型；所述三维地质模型是在综合了地质、测井及地震资料的基础上，结合地震剖面解释和线性增强相干体技术，获得地震多属性分析预测结果，构建地震勘探区内构造的高精度地质模型。所述矿井雷达数据采集系统3包括雷达天线4、雷达主机5、移动装置和供电装置6；矿井雷达数据采集系统跟踪探测煤层构造信息，采集的数据将在数据管理解释中心用于修正、补充所述三维地质模型的煤层构造信息；其中：所述雷达天线4包括发射天线和接收天线，雷达发射天线发射的电磁波的频率为300mhz；所述雷达主机5与雷达天线4相连，通过雷达发射天线向煤层发射电磁波、由雷达接收天线接收煤层构造相关数据，并通过主机对数据进行存储、处理与显示；所述移动装置包括载物平台8和四个移动车轮7，移动车轮7分别位于载物平台8四角，用于矿井雷达的移动，通过智能控制中心进行远程操控实现对煤层进行跟踪探测；雷达主机5、雷达天线4被固定于载物平台8上；所述供电装置6为矿井雷达数据采集系统供电，所述供电装置为长宽高150mm
×
100mm
×
95mm的可充电电瓶，电瓶型号为12v14ah/20hr，使用绝缘塑料外壳封装。
16.所述数据管理解释中心2由多个主机控制终端组成，用于将矿井雷达数据与地震勘探数据进行综合解释，对二者进行相互验证及对比分析，利用矿井雷达跟踪探测的动态结果，对研究区内初步解释的构造结果进行标定，对煤层构造进行跟踪探测，并对探测结果进行更新预报，打破地震勘探以最终解释“静态结论”的局限，为地震勘探的精细化反演与解释提供基础。
17.其具体操作步骤为：（1）以矿井地震数据为基础，结合地质地震剖面解释和线性增强相干体技术，获得地震多属性分析预测结果，形成地震数据库1。
18.（2）将获得的地震解释成果导入数据管理解释中心2，构建地震勘探区内构造的三维高精度地质模型。
19.（3）通过矿井雷达数据采集系统3对区域内煤层构造进行探测。首先依据地震解释结果选择其中一构造，划定雷达探测区域并保证雷达探测范围能够对该构造完全覆盖。
20.（4）对划定区域内的探测环境进行检查，确保符合雷达探测条件。排除电磁干扰和巷道高度不足的区域，同时考虑地震解释结果的误差偏移，适当扩大圈定区域，得到最终雷达探测目标区域。
21.（5）由载物平台8承载雷达主机5、雷达天线4，在移动车轮7的牵引下在煤层底板10上向前移动。
22.（6）由雷达天线4向煤层不断发射频率为300mhz的电磁波，并接收由反射电磁波，得到煤层构造相关信息，将其导入雷达主机5进行存储显示。
23.（7）重复步骤（3）-（6），得到若干煤层构造二维雷达剖面信息，对其进行叠加，形成井下三维矿井雷达数据体。
24.（8）将通过矿井雷达数据采集系统3形成的矿井雷达数据体导入数据管理解释中心2，利用探地雷达矿井跟踪探测的动态结果修正补充三维地震解释成果并验证地震解释的可靠性。通过地震、雷达两种方法预测结构位置，通过测量空间位置来确定煤层构造的相
对偏移量。采用统计方法对测量偏移量进行平均，得到整个区域内煤层构造的总体偏移距离和方位。
25.（9）以总体偏移距离和方位为标准，结合探地矿井雷达数据对地震预测结果进行总体校正偏移，最终形成基于“地震-雷达”的煤层构造综合预报系统。
实施例
26.对山西省某矿区进行基于地震-雷达煤层构造综合预报系（1）选取多种对煤层构造特征敏感的地震属性（如倾角、相干体、曲率、均方根等属性）进行综合分析以实现对煤层构造的精细解释，消除各属性间的冗余信息，形成山西某矿区煤层构造地震数据库1。
27.（2）将获得的地震解释成果导入数据管理解释中心2，根据该矿区地质条件构建工作面典型构造灾害体（陷落柱、正断层）三维高精度地质模型。
28.（3）圈定探地雷达对该矿的探测区域，确保雷达探测范围对该区域内小构造完整覆盖，并排除电磁干扰、巷道高度过低的区域。同时考虑地震解释成果存在的误差偏移量，对圈定区域进行扩大。最终得到探地雷达探测目标区域。
29.（4）通过矿井雷达数据采集系统3对陷落柱、正断层等典型构造灾害体地质模型进行雷达探测、数值模拟与偏移处理，获取该矿相应构造的雷达波响应特征。
30.（5）将通过矿井雷达数据采集系统3形成的矿井雷达数据体导入数据管理解释中心2，利用探地雷达矿井跟踪探测的动态结果修正补充三维地震解释成果并验证地震解释的可靠性，并通过地震-雷达方法的反复彼此验证以增强解释的准确性。
31.上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本专利的保护范围，本领域普通技术人员在所附权利要求范围内不需要创造性劳动就能做出的各种变形或修改仍属本专利的保护范围。

技术特征：
1.一种基于地震-雷达的煤层构造综合预报系统，其特征在于，包括地震数据库（1）、矿井雷达数据采集系统（3）、数据管理解释中心（2）；所述地震数据库（1）为矿井三维地震解释数据，用于对煤层的整体构造形成初步的解释成果；所述矿井雷达数据采集系统（3）为使用矿井雷达对煤层结构信息进行探测，并与三维地震解释成果形成对比验证；所述数据管理解释中心（2）用于对地震勘探数据与矿井雷达数据结合进行互相比对及融合分析。2.根据权利要求1所述的一种基于地震-雷达的煤层构造综合预报系统，其特征在于，所述地震数据库（1）是利用三维地震数据初步构建矿井煤层构造的三维地质模型；所述三维地质模型是在综合了地质、测井及地震资料的基础上，结合地震剖面解释和线性增强相干体技术，获得地震多属性分析预测结果，构建地震勘探区内构造的高精度地质模型。3.根据权利要求2所述的一种基于地震-雷达的煤层构造综合预报系统，其特征在于，所述矿井雷达数据采集系统（3）包括雷达天线（4）、雷达主机（5）、移动装置和供电装置（6）；矿井雷达数据采集系统跟踪探测煤层构造信息，采集的数据将在数据管理解释中心用于修正、补充所述三维地质模型的煤层构造信息；其中：所述雷达天线（4）包括发射天线和接收天线，雷达发射天线发射的电磁波的频率为300mhz；所述雷达主机（5）与雷达天线（4）相连，通过雷达发射天线向煤层发射电磁波、由雷达接收天线接收煤层构造相关数据，并通过主机对数据进行存储、处理与显示；所述移动装置包括载物平台（8）和四个移动车轮（7），移动车轮（7）分别位于载物平台（8）四角，用于矿井雷达的移动，通过智能控制中心进行远程操控实现对煤层进行跟踪探测；雷达主机（5）、雷达天线（4）被固定于载物平台（8）上；所述供电装置（6）为矿井雷达数据采集系统供电。4.根据权利要求3所述的一种基于地震-雷达的煤层构造综合预报系统，其特征在于，所述供电装置（6）为长宽高150mm
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100mm
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95mm的可充电电瓶，电瓶型号为12v14ah/20hr，使用绝缘塑料外壳封装。5.根据权利要求1所述的一种基于地震-雷达的煤层构造综合预报系统，其特征在于，所述数据管理解释中心（2）由多个主机控制终端组成，用于将矿井雷达数据与地震勘探数据进行综合解释，对二者进行相互验证及对比分析，利用矿井雷达跟踪探测的动态结果，对研究区内初步解释的构造结果进行标定，对煤层构造进行跟踪探测，并对探测结果进行更新预报，打破地震勘探以最终解释“静态结论”的局限，为地震勘探的精细化反演与解释提供基础。

技术总结
本发明涉及地球物理勘探领域，具体涉及一种基于地震-雷达的煤层构造综合预报系统；包括地震数据库、矿井雷达数据采集系统、数据管理解释中心；所述地震数据库为矿井三维地震解释数据，用于对煤层的整体构造形成初步的解释成果；所述矿井雷达数据采集系统为使用矿井雷达对煤层结构信息进行探测，并与三维地震解释成果形成对比验证；所述数据管理解释中心用于对地震勘探数据与矿井雷达数据结合进行互相比对及融合分析；本发明预报系统结构简单，智能高效，融合了地震勘探和矿井雷达探测两种方法的优势，能够高效率、高精度地在不同深度下精确探测矿井煤层构造，特别是一些微小构造信息。息。息。


技术研发人员：李贵和 王大龙 崔凡 胡兵 殷裁云 顾雷雨 王海军 李义朝 曹睿 曹运飞 杨雷雷 廖留雄
受保护的技术使用者：华能煤炭技术研究有限公司 云南滇东雨汪能源有限公司
技术研发日：2023.05.19
技术公布日：2023/8/21