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专利号: 2021106505866
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种适用于煤层底板复杂陷落柱的全波形反演方法,其特征在于,该方法的具体步骤为:

A、在煤层工作面一侧的巷道壁相互等间距布设多个震源;在煤层工作面另一侧的巷道壁相互等间距布设多个检波器,多个检波器均通过连接主线与采集基站及采集主机连接,使检波器、采集基站及采集主机形成地震观测系统;激发多个震源,通过地震观测系统接收观测数据并获得各个地震子波;

B、先构建基于卷积型的目标函数,具体定义如下:式中,d是观测数据,u是合成数据,xr是检波器的位置参数,*是时间卷积算子,xref表示提取参考道的位置参数; 表示欧式范数,m=(vp,vs)为速度场模型参数;

其中合成数据中的正传波场通过弹性波动方程合成,具体公式如下:L[m(x)]u(x,t;m)=s(xs,t)            (2)其中,xs是震源坐标,L[]是弹性波正演模拟算子,u(x,t;m)是正传波场,s(xs,t)为震源;

然后将步骤A获得地震子波及震源坐标代入公式(2)计算得出震源的正传波场;

C、利用拉格朗日伴随方法获得模型参数的梯度,弹性波动方程的伴随方程为:其中 表示伴随算子,u′(x,t;m)表示反转波场,伴随源s′(xr,t)为:其中 表示互相关运算;

根据公式(4)计算得出基于卷积型目标函数对应的伴随源,然后将求取的伴随源代入公式(3)中进行数据模拟,最终获得伴随源的反转波场;

D、先确定速度场模型参数m=(vp,vs)的梯度表达式如下:其中 表示正传波场u(x,t;m)的应力波场变量,表示表示反传波场u′(x,t;m)的应力波场变量;vp为纵波速度,vs为横波速度;

将步骤B计算出的正传波场和步骤C计算出的反传波场代入到公式(5)中,最终计算得到速度场模型参数的梯度;

E、采用共轭梯度方法求取更新方向,根据得到的梯度对速度场模型参数进行迭代更新,直至数据残差达到设定阈值或迭代更新次数达到预设值,停止迭代更新确定速度场模型参数,此时采用该参数的速度场模型进行全波形反演。

2.根据权利要求1所述的一种适用于煤层底板复杂陷落柱的全波形反演方法,其特征在于,所述步骤E的具体过程为:采用共轭梯度方法求取更新方向Δmk+1,其中下标k表示迭代次数,sk是用于计算共轭方向的一个中间变量,上标T表示矩阵转置,更新后的速度场模型为:

其中,tk表示选取的更新步长,tkΔmk+1即为此次迭代过程中速度场模型参数的更新量;

通过对速度场模型参数进行迭代更新,直至数据残差达到设定阈值或迭代更新次数达到预设值,停止迭代更新确定速度场模型参数,此时采用该参数的速度场模型进行全波形反演。

3.根据权利要求1所述的一种适用于煤层底板复杂陷落柱的全波形反演方法,其特征在于,所述步骤A中在煤层工作面的切眼处等间距设有一排检波器,使其与煤层工作面另一侧的巷道壁内设置的检波器形成L型观测系统。