层析成像算法改进及其在煤矿井下的应用

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地震CT(层析成像)是通过对观测到的地震波各种震相的动力学(波形、相位、振幅、频率)和运动学(射线路径、走时)资料的分析,从而反演由众多射线覆盖的地下介质的速度分布、结构及其弹性参数等一系列重要信息的一种地球物理方法。该方法最初是由医学CT理论发展而来的,随着在地学界不断完善和发展,已经取得了丰富的成果,因而也被越来越多的人接受和推广利用。   在我国,煤炭储量已远远高于目前已查明的石油、天然气储量,煤炭生产在我国国民经济中具有十分重要的地位。综合机械化采煤是提高煤炭的产量和保证工作人员的安全的必由之路。然而在机械化生产中不能准确地预测工作面前面有何种地质异常以及它们的准确位置、规模大小,以致造成巨大的经济损失和人员伤亡。这些问题长期困扰着煤炭机械化综合开采,越来越引起人们的重视,但怎样解决却是一个十分复杂的研究课题。   本论文介绍了波前快速推进(Fast Marching Method)法射线追踪的优点,给出了该算法的网格化模型地震波旅行时计算步骤,并对其精度进行了分析。以两个典型模型为例,进行了射线追踪,绘制了波前和射线图件,在结合模型分析射线追踪结果的基础上说明了该方法的有效性和正确性。简述了地震层析成像的发展历史、基本原理,介绍了各图象重建方法,在联合代数重建技术(SART)的基础上做了改进,将平滑处理方法引入反演过程的模型修改中,起到了稳定解的作用。经过对比理论模型反演验证,提高了反演精度。经过实验验证该方法的有效性之后,将此地震CT技术应用于邢东煤矿2123工作面JX3异常区的探测中,期望能找出煤层中地质异常以及它们的准确位置,提高煤炭的产量和保证煤矿工作人员的安全。实际应用取得了一定的效果,从而说明了该方法的可行性,同时也指出了一些不足之处。
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