折射波CT成像技術(shù)在構(gòu)造探測中的應(yīng)用

牛歡　李剛　吳國慶

摘要 CT技術(shù)是對目標(biāo)體進(jìn)行測量，反演目標(biāo)體內(nèi)部固有的物理量，得出物理量整個(gè)分布情況的技術(shù)。文章介紹了井間CT技術(shù)的概念及成像理論。結(jié)合實(shí)際地質(zhì)情況，建立正演的模型，并進(jìn)行反演。在安徽某礦的探采對比表明：折射波CT成像技術(shù)是探測構(gòu)造的有效手段，具有良好的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞 正演模型；折射波；CT成像；構(gòu)造

中圖分類號 P631 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號2095—6363（2016）04—0017—01

地震cT成像技術(shù)發(fā)展的意義在于通過在物體外部激發(fā)地震波，再接收不同路徑反射，透射過來的地震波，利用工程數(shù)學(xué)方法分析接收來的地震波。地震波在物體內(nèi)傳播，其速度、振幅等屬性參數(shù)受物體內(nèi)結(jié)構(gòu)等因素影響，因此，按照地震波的某個(gè)物理特性進(jìn)行反演成像，通過圖象分析物理量的分布特征，以滿足煤礦、工程等的需要。

1折射波CT反演原理

CT成像方法包括射線層析成像和波動層析成像。地震層析成像方法可以通過逐次線性化反演來實(shí)現(xiàn)，即可歸結(jié)為求解一個(gè)大型的、稀疏的、常常是病態(tài)的線性方程組。其利用從初始速度模型，建立實(shí)際時(shí)間與理論時(shí)間之差和速度變化量滿足的線性方程，然后求解速度的變化量，修正速度模型，重新正演，直到反演結(jié)果收斂為止。

2 CT正演模型

本文利用波射線追蹤法對模型進(jìn)行了模擬。

圖2是不同迭代次數(shù)的效果圖。圖中紅色虛線表示第一層層位，藍(lán)色虛線代表第二層層位。從圖中可以看到，從12次迭代一直到22次迭代，模型反演的收斂程度逐漸變好，經(jīng)過22次迭代后，反演結(jié)果收斂，能夠整體上反應(yīng)出異常體的位置、大小。

3應(yīng)用實(shí)例

3.1工作面概況

安徽某礦工作面走向長1100m，傾斜寬200m，主采82煤層，煤層平均厚度1.8m，煤層賦存穩(wěn)定。煤層平均傾角19°。工作面在回采過程中揭露了10條斷層。

3.2 CT成像結(jié)果與驗(yàn)證

采用折射波cT成像技術(shù)對工作面進(jìn)行成像，成像結(jié)果如圖3所示。工作面內(nèi)解釋12個(gè)斷層，分別為DF1～DF12，其中紅色斷層為掘進(jìn)、回采過程中揭露斷層，藍(lán)色為折射波發(fā)CT成像解釋斷層。從圖中可以看出，解釋斷層和已揭露斷層吻合度很高。解釋的DF4、DF5斷層在實(shí)際回采過程中沒有揭露，在DF4、DF5解釋斷層附近發(fā)現(xiàn)一煤層變薄區(qū)（圖3中紅色虛線所示）。因此折射波CT成像中的低速異常是對煤層變薄區(qū)的反映。

4結(jié)論

綜合對折射波cT技術(shù)的研究和實(shí)際工作面構(gòu)造探測，可以得到以下結(jié)論：1）本文首先介紹了折射波CT成像方法的原理以及一些基本算法。針對正演模型，通過折射波CT成像技術(shù)反演成像，驗(yàn)證了CT方法原理的可行性，可靠性和穩(wěn)定性；2）折射波CT成像技術(shù)是一種煤礦井下構(gòu)造探測手段，其應(yīng)用范圍廣，能夠解決工作面中的構(gòu)造問題，隨著成像技術(shù)的不斷發(fā)展，折射波CT技術(shù)推廣應(yīng)用前景更加廣闊。