矿井工作面无线电波坑透场强增量值获取系统和方法

摘要

本发明提供一种矿井工作面无线电波坑透场强增量值获取系统和方法，该系统包括：设置在一条巷道中的多个发射点，和另一条巷道中的多个接收点；一台发射机和一台接收机；第一控制模块，用于控制发射机在一发射点处持续发射信号后，停止发射信号，并移动到下一发射点；第二控制模块，用于在发射机发射信号的第一时间段内，控制接收机获得各接收点对应的总场强值H；还用于，在发射机停止发射信号的第二时间段内，控制接收机获得各接收点对应的背景场强值H0；处理模块，用于根据总场强值H和背景场强值H0，获得各接收点对应的接收场强增量值H1。获取的场强增量值消除了背景干扰因素，大大提高了探测数据的可靠性。

说明书

技术领域

本发明涉及矿井勘探技术，尤其涉及一种矿井工作面无线电波坑透场强 增量值获取系统和方法。

背景技术

矿井工作面回采过程中存在诸多影响安全高效生产的地质因素，主要 包括巷道揭露断层、煤层变薄区的延伸状况，以及面内隐伏断层、陷落柱、 富水区等发育条件。因此，矿井工作面在回采前需要通过物探探测来查清 工作面内地质构造赋存情况。

由于无线电波透视技术是非接触式探测，而且现场操作简单快速，所 需的探测人员也少，因此成为国内外最为广泛应用的工作面内地质构造探 测技术。但是，由于巷道内其它背景干扰因素的影响，使通过无线电波透 视技术采集的数据的可靠性大大降低。这就制约了勘探精度和探测的准确 性，也不能很好的指导矿井工作面的生产。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供一种矿井工作面无线电波坑透场 强增量值获取系统和方法。

本发明提供一种矿井工作面无线电波坑透场强增量值获取系统，包括：

设置在一条巷道中的多个发射点，以及设置在另一条巷道中的多个接收 点；一个所述发射点的覆盖范围对应一个接收段，所述多个接收点均匀分布 在多个所述发射点所对应的多个接收段内；

一台发射机和一台接收机，所述发射机设置在所述发射点处，所述接收 机设置在所述接收点处；

第一控制模块，用于控制所述发射机在一发射点处持续发射信号后，停 止发射信号，并移动到下一发射点；

第二控制模块，用于在所述发射机发射信号的第一时间段内，控制所述 接收机从首接收点依次移动到末接收点，所述首接收点和所述末接收点为所 述发射机当前所在发射点所对应的接收段内的第一个接收点和最后一个接收 点，并在各接收点接收信号，获得对应的总场强值H；还用于，在所述发射 机停止发射信号的第二时间段内，控制所述接收机从所述末接收点依次移动 到所述首接收点，并在各接收点接收信号，获得对应的背景场强值H0；

处理模块，用于根据所述总场强值H和所述背景场强值H0，获得各接收 点对应的接收场强增量值H1。

本发明提供的矿井工作面无线电波坑透场强增量值获取系统和方法，通 过采取场强增量法探测矿井工作面，有效消除了巷道内干扰因素的影响，提 高了无线电波坑透探测数据的准确性和预报的准确率，从而更好的指导矿井 工作面的生产。

附图说明

图1为本发明矿井工作面无线电波坑透场强增量值获取系统结构图;

图2为本发明矿井工作面无线电波坑透场强增量值获取方法的流程图;

图3为本发明矿井工作面无线电波坑透场强增量值获取方法示意图。

具体实施方式

图1为本发明矿井工作面无线电波坑透场强增量值获取系统结构图。如 图1所示，该系统包括第一控制模块11、第二控制模块12和处理模块13。

首先，设置在一条巷道中的多个发射点，以及设置在另一条巷道中的多 个接收点；一个所述发射点的覆盖范围对应一个接收段，所述多个接收点均 匀分布在多个所述发射点所对应的多个接收段内。该系统采用“一发一收” 的观测系统，也就是由一台发射机和一台接收机组成，所述发射机设置在所 述发射点处，所述接收机设置在所述接收点处；

第一控制模块11，用于控制所述发射机在一发射点处持续发射信号后， 停止发射信号，并移动到下一发射点；

第二控制模块12，用于在所述发射机发射信号的第一时间段内，控制所 述接收机从首接收点依次移动到末接收点，所述首接收点和所述末接收点为 所述发射机当前所在发射点所对应的接收段内的第一个接收点和最后一个接 收点，并在各接收点接收信号，获得对应的总场强值H；还用于，在所述发 射机停止发射信号的第二时间段内，控制所述接收机从所述末接收点依次移 动到所述首接收点，并在各接收点接收信号，获得对应的背景场强值H0；

处理模块13，用于根据所述总场强值H和所述背景场强值H0，获得各 接收点对应的接收场强增量值H1。

具体的，矿井工作面无线电波坑透探测采用“一发一收”观测系统，即 一台发射机和一台接收机组成。现场布置均为在工作面风巷、机巷及切眼等 巷道构建观测系统，其中发射点位于一条巷道，接收点位于另一条或两条巷 道。

一个所述发射点的覆盖范围对应一个接收段，发射点位于对应的接收段 的对称轴上。所述多个接收点均匀分布在多个所述发射点所对应的多个接收 段内。通常在接收段内均匀设置有11个所述接收点，接收点距通常为10m。 设置在一条巷道的多个发射点之间的常为发射点距通常为50m，接收段通常 为100～120m。

第一控制模块11，控制所述发射机在一发射点处持续发射信号。第二控 制模块控制所述接收机在发射机发射信号的第一时间段内，从首接收点依次 移动到末接收点，所述首接收点和所述末接收点为所述发射机当前所在发射 点所对应的接收段内的第一个接收点和最后一个接收点，并在各接收点接收 信号，获得对应的总场强值H；

在第一控制模块11的控制下，停止发射信号，关闭发射机，将发射机移 动下一个发射点。在此段不发射信号的第二时间段内，接收机不改变接收参 数设置，在第二控制模块12的控制下，控制所述接收机从所述末接收点依次 移动到所述首接收点，并在各接收点接收信号，获得对应的背景场强值H0；

处理模块13，根据获得的各接收点对应的总场强值H和对应的背景场强 值H0，由公式H1=20lg(10^H/20-10^H0/20)，获得各接收点对应的接收场强增量值。

通过获得各接收点对应的接收场强增量值，在进行场强增量曲线图、场 强增量平面分布图、场强增量吸收系数反演图等处理。最后结合巷道掘进获 得的平剖面地质资料，进一步综合确定工作面内构造特征。

本发明提供的矿井工作面无线电波坑透场强增量值获取系统，可以获取 真实的发射信号穿透的场强增量值H1，有效消除巷道内干扰因素的影响，更 好地反映煤岩层对电磁波信号的吸收，大大提高探测数据的可靠性。

图2为本发明矿井工作面无线电波坑透场强增量值获取方法的流程图， 如图2所示，本发明提供的矿井工作面无线电波坑透场强增量值获取方法可 以为：

步骤101：在一条巷道中设置多个发射点，在另一条巷道中设置多个接 收点；

一个所述发射点的覆盖范围对应一个接收段，所述多个接收点均匀分布 在多个所述发射点所对应的多个接收段内；设置一台发射机在所述发射点处， 设置一台接收机在所述接收点处；

图3为本发明矿井工作面无线电波坑透场强增量值获取方法示意图。如 图3所示，发射机在一条巷道中5号点发射时，接收机设置好每站参数后， 在另一条巷道按预先设计的0～10号点逐点接收总场强H数据。

设计接收段时，尽量保持发射点位与接收段对称轴上。

步骤102：控制所述发射机在一发射点处持续发射信号后，停止发射， 并移动到下一发射点；

发射机在各点工作时间通常为3+3min、或4+4min、或5+5min，具体的 根据工作巷道条件而定，对于易于通行的平直巷道，可采用3+3min时间设计； 对于巷道倾斜较大、不易通行的巷道，可采用5+5min时间设计。

本实施例采用3+3min时间设计进行说明，发射点连续发射3min后，发 射机关机并搬到设计的下一发射点10号点，停止发射信号时间为3min。

步骤103：在所述发射机发射信号的第一时间段内，控制所述接收机从 首接收点依次移动到末接收点，所述首接收点和所述末接收点为所述发射机 当前所在发射点所对应的接收段内的第一个接收点和最后一个接收点，并在 各接收点接收信号，获得对应的总场强值H；

如图3所示，接收机设置好每站参数后，在所述发射机发射信号的第一 时间段内，也就是3min内，在巷道按预先设计的0～10号点逐点接收总场强 H数据，设计接收段时，尽量保持发射点位与接收段对称轴上。

步骤104：在所述发射机停止发射信号的第二时间段内，控制所述接收 机从所述末接收点依次移动到所述首接收点，并在各接收点接收信号，获得 对应的背景场强值H0；

在此段不发射信号第二时间段内，接收机不改变接收参数设置，由10号 到0号点逐点接收各点背景场强值H0，然后存储本站数据；

这样，对于每站接收点数据，前11个接收数据为总场强值H数据，后 11个为背景场强值H0数据。然后接收机移到设计的下一接收段起点15号点 上，准备下站数据采集；

重复前述步骤，继续采集数据，直到数据采集完毕。

为了使采集的数据更加精确，通常对换发射和接收巷道，再进行一次数 据采集。完成两轮数据采集后，结合现场条件对无效数据点或构造复杂区进 行加密观测，补采相应的数据；

步骤105，根据所述总场强值H和所述背景场强值H0，获得各接收点对 应的接收场强增量值H1。

根据每个发射站接收的发射总场强值H及背景场强值H0，经相关电磁波 理论推导，得到公式H1=20lg(10^H/20-10^H0/20)，可获得各接收点接收场强增量 值H1。数据处理系统可以采用现有的ECT2.0电磁波处理系统，只需要将每 站的数据进行场强增量值H1计算，将原软件中的实测场强原始文件置换为 场强增量数据文件，这样即可以进行场强增量曲线图、场强增量平面分布图、 场强增量吸收系数反演图等处理。

其中场强增量值高、吸收系数值低的范围为煤层正常区；场强增量值低、 吸收系数值高的范围煤层坑透地质异常区。最后结合巷道掘进获得的平剖面 地质资料，进一步综合确定工作面内构造特征。

本发明提供的矿井工作面无线电波坑透场强增量值获取方法，有效消除 巷道内干扰因素的影响，更好地反映煤岩层对电磁波信号的吸收，大大提高 探测数据的可靠性，从而指导矿井工作面更好地生产。本发明还有一附加技 术效果，就是提高了工作面较宽（面宽大于150m），发射点与接收点点距差 别较小，接收的总场强值变化幅度很小，难以区分地质异常的范围的探测的 有效性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对 其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通 技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并 不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。