1.一种掘进巷道剩余煤厚地震多波多分量的探测方法,其特征在于,所述掘进巷道剩余煤厚地震多波多分量的探测方法包括:通过电磁激振器和多个三分量压电拾震计构建地震三分量短排列式采集装置;
将所述地震三分量短排列式采集装置嵌入掘进巷道的顶部煤壁;
控制所述电磁激振器激发信号,并同步采集每个所述三分量压电拾震计接收来自初始的煤岩界面散射点反射的地震记录信号;通过将所述地震三分量短排列式采集装置移动预设的步距,控制所述电磁激振器激发信号,同步采集下一个煤岩界面散射点反射的地震记录信号,依次类推,直至采集完成所有煤岩界面散射点反射的地震记录信号,得到多个地震记录信号;
通过每一个所述地震记录信号计算对应的纵波振幅叠加信号和横波振幅叠加信号,并根据每一个所述地震记录信号对应的所述纵波振幅叠加信号的纵波速度和所述横波振幅叠加信号的横波速度进行时间深度转换,得到每一个所述地震记录信号对应的地震散射多波剖面;所述通过每一个所述地震记录信号计算每一个所述地震记录信号对应的纵波振幅叠加信号和横波振幅叠加信号,包括:将所述地震记录信号放置于数字化网格中;通过所述地震记录信号得到在已知煤层的横波速度下所述地震记录信号处于的横轴网格,并通过所述地震记录信号得到在已知煤层的纵波速度下所述地震记录信号处于的纵轴网格;通过所述煤岩界面散射点、所述横轴网格和所述纵轴网格对所述三分量压电拾震计的接收点进行标记;通过基于Hilbert变换的瞬时极化分析对所述地震记录信号的三分量进行极化参数求解,得到所述地震记录信号处于所述三分量压电拾震计的接收点的主极化向量;根据所述煤岩界面散射点与所述三分量压电拾震计的接收点的位置计算得到回波方向向量;计算所述主极化向量和所述回波方向向量的滤波夹角;根据所述主极化向量与所述三分量不同方向的夹角,将所述地震记录信号的三分量加权叠加至所述主极化向量的方向,得到主极化纵波振幅和主极化横波振幅;通过所述主极化纵波振幅、所述主极化横波振幅和所述滤波夹角计算得到所述地震记录信号对应的纵波振幅叠加信号和横波振幅叠加信号;
通过所有所述地震散射多波剖面进行归一化叠加拼接显示,得到所述掘进巷道的顶部剩余煤层的纵波深度剖面和横波深度剖面,并根据煤岩界面在所述纵波深度剖面和所述横波深度剖面的位置计算顶部剩余煤层的厚度。
2.根据权利要求1所述的掘进巷道剩余煤厚地震多波多分量的探测方法,其特征在于,所述地震三分量短排列式采集装置包括采集架、8个所述三分量压电拾震计和1个所述电磁激振器,所述8个所述三分量压电拾震计和1个所述电磁激振器呈水平直线并列设置在所述采集架上,所述电磁激振器左右两侧的所述三分量压电拾震计的数量相等,且相邻两个所述三分量压电拾震计的间距为0.2米,所述电磁激振器与所述三分量压电拾震计的最小炮检距为0.2米。
3.根据权利要求2所述的掘进巷道剩余煤厚地震多波多分量的探测方法,其特征在于,所述8个所述三分量压电拾震计和1个所述电磁激振器均与所述采集架通过弹簧连接。
4.根据权利要求3所述的掘进巷道剩余煤厚地震多波多分量的探测方法,其特征在于,通过地震散射波传播旅行时刻对所述三分量压电拾震计的接收点进行标记。
5.根据权利要求4所述的掘进巷道剩余煤厚地震多波多分量的探测方法,其特征在于,所述横波速度、所述纵波速度和所述地震散射波传播旅行时刻通过如下公式进行转换:其中,ts表示地震波从电磁激振点到网格的旅行时刻,tr表示散射波从网格到三分量压电拾震计的旅行时刻,xs表示电磁激振器的坐标,xr表示三分量压电拾震计的坐标,V表示煤层的纵波速度或者横波速度,x表示煤岩界面散射点的横坐标,z表示煤岩界面散射点的纵坐标。
6.根据权利要求5所述的掘进巷道剩余煤厚地震多波多分量的探测方法,其特征在于,所述得到主极化纵波振幅和主极化横波振幅的计算公式包括:Ami=Axcosθx+Aycosθy+Azcosθz
其中,Ami表示主极化纵波振幅和主极化横波振幅,主极化纵波振幅用Ampi表示,主极化横波振幅使用Amsi表示,Ax、Ay和Az分别表示三分量的振幅,θx、θy和θz分别表示主极化向量与三分量的夹角。
7.根据权利要求6所述的掘进巷道剩余煤厚地震多波多分量的探测方法,其特征在于,所述通过所述主极化纵波振幅、所述主极化横波振幅和所述滤波夹角计算得到所述地震记录信号对应的纵波振幅叠加信号和横波振幅叠加信号的计算公式包括:Aps=Ampicosαi
Ass=Amsisinαi
其中,Aps表示纵波振幅叠加信号,Ass表示横波振幅叠加信号,cosαi表示滤波夹角的余弦值,sinαi表示滤波夹角的正弦值。
8.根据权利要求7所述的掘进巷道剩余煤厚地震多波多分量的探测方法,其特征在于,所述滤波夹角的计算公式包括:其中,cosαi表示滤波夹角的余弦值,p表示P波,i表示三分量压电拾震计的序号, 表示主极化向量, 表示回波方向向量。
9.根据权利要求1所述的掘进巷道剩余煤厚地震多波多分量的探测方法,其特征在于,所述地震三分量短排列式采集装置还包括采集基站;所述地震三分量短排列式采集装置与所述采集基站有线连接,所述采集基站对所述地震三分量短排列式采集装置进行供电、存储和传输功能。