折射波CT成像技术在构造探测中的应用

牛欢　李刚　吴国庆

摘要 CT技术是对目标体进行测量，反演目标体内部固有的物理量，得出物理量整个分布情况的技术。文章介绍了井间CT技术的概念及成像理论。结合实际地质情况，建立正演的模型，并进行反演。在安徽某矿的探采对比表明：折射波CT成像技术是探测构造的有效手段，具有良好的发展前景。

关键词 正演模型；折射波；CT成像；构造

中图分类号 P631 文献标识码 A 文章编号2095—6363（2016）04—0017—01

地震cT成像技术发展的意义在于通过在物体外部激发地震波，再接收不同路径反射，透射过来的地震波，利用工程数学方法分析接收来的地震波。地震波在物体内传播，其速度、振幅等属性参数受物体内结构等因素影响，因此，按照地震波的某个物理特性进行反演成像，通过图象分析物理量的分布特征，以满足煤矿、工程等的需要。

1折射波CT反演原理

CT成像方法包括射线层析成像和波动层析成像。地震层析成像方法可以通过逐次线性化反演来实现，即可归结为求解一个大型的、稀疏的、常常是病态的线性方程组。其利用从初始速度模型，建立实际时间与理论时间之差和速度变化量满足的线性方程，然后求解速度的变化量，修正速度模型，重新正演，直到反演结果收敛为止。

2 CT正演模型

本文利用波射线追踪法对模型进行了模拟。

图2是不同迭代次数的效果图。图中红色虚线表示第一层层位，蓝色虚线代表第二层层位。从图中可以看到，从12次迭代一直到22次迭代，模型反演的收敛程度逐渐变好，经过22次迭代后，反演结果收敛，能够整体上反应出异常体的位置、大小。

3应用实例

3.1工作面概况

安徽某矿工作面走向长1100m，倾斜宽200m，主采82煤层，煤层平均厚度1.8m，煤层赋存稳定。煤层平均倾角19°。工作面在回采过程中揭露了10条断层。

3.2 CT成像结果与验证

采用折射波cT成像技术对工作面进行成像，成像结果如图3所示。工作面内解释12个断层，分别为DF1～DF12，其中红色断层为掘进、回采过程中揭露断层，蓝色为折射波发CT成像解释断层。从图中可以看出，解释断层和已揭露断层吻合度很高。解释的DF4、DF5断层在实际回采过程中没有揭露，在DF4、DF5解释断层附近发现一煤层变薄区（图3中红色虚线所示）。因此折射波CT成像中的低速异常是对煤层变薄区的反映。

4结论

综合对折射波cT技术的研究和实际工作面构造探测，可以得到以下结论：1）本文首先介绍了折射波CT成像方法的原理以及一些基本算法。针对正演模型，通过折射波CT成像技术反演成像，验证了CT方法原理的可行性，可靠性和稳定性；2）折射波CT成像技术是一种煤矿井下构造探测手段，其应用范围广，能够解决工作面中的构造问题，随着成像技术的不断发展，折射波CT技术推广应用前景更加广阔。