煤炭学报

作者：周官群, 梁希凯, 高永新, 张维鑫, 王亚飞, 金学良, 孟凡彬,

关键词：旅行时, 射线追踪, 最短路径, 多点样条插值, 线性插值, 煤矿工作面,

地震波的走时和射线路径是地震数据处理中的关键参数，其计算的精度、效率和稳定性直接影响地震波成像精度和解析能力。然而，传统算法在计算效率和精度上存在不足。为此，提出了一种基于多点样条型旅行时插值(Multipoint Spline Traveltime Interpolation，MSTI)的射线追踪方法。通过理论计算分析，MSTI方法的走时曲线与理论走时曲线高度吻合，显著优于传统的线性插值(Linear Traveltime Interpolation，LTI)方法和抛物型插值(Parabola Traveltime Interpolation，PTI)方法。在数值模拟中，构建了均匀介质和垂向渐变速度模型，其结果表明：① 基于MSTI方法计算的走时更接近理论走时，即使使用较少的节点数，其计算精度也优于LTI方法；② 当单元边界插值节点数相同时，随着离散单元的细化，计算精度得到提升；③ 当离散单元大小固定时，增加节点数有助于快速提升MSTI方法的走时精度，而对LTI方法的精度提升影响较小；④ 在垂向渐变速度模型中，使用Snell定律计算的走时与理论走时更为接近，增加节点数使MSTI方法的计算精度显著提升，而LTI方法的计算精度提高趋于停滞。为进一步验证该方法的有效性，对比分析了不同异常体的反演结果，基于MSTI方法的层析成像技术能够精准定位不同异常体，显示出该方法具有一定的优越性。现场试验结果表明：基于MSTI方法的弯曲射线追踪2.5维层析成像算法反演速度异常区与回采实际揭露断层空间位置基本一致，为煤矿的安全高效生产提供了强有力的技术支持。

来源：2025年第12期

《煤炭学报》期刊编辑部

查看煤炭学报杂志2025年第12期