基于无线电波坑道透视算法数学模型的研究
矿井大透距坑透探测频率研究

矿井大透距坑透探测频率研究张钊【摘要】针对煤矿开采中小构造薄弱带严重威胁煤矿安全生产的问题,以某矿保护煤柱探测试验为例,基于中煤科工集团重庆研究院自主研发的大透距无线电波坑道透视仪,对探测频率进行了专项试验研究.研究表明,0.3 MHz、0.5 MHz的发射频率均可满足宽度300 m以上工作面的透视探测要求,但高的信号频率有利于提高探测精度,故生产过程中,可选用0.5 MHz的发射频率开展大透距坑透探测工作.%Aimed at the serious threat caused by weak structure and the small structure in coal mining,taking a test of protective coal pillar in a mine as an example,based on large penetration distance wave tunnel perspective instrument which is developed by Chongqing Research Institute Co.,Ltd.of CCTEG,a special experiment was carried out on the study on detection frequency.Research shows that,the detection frequency by 0.3 MHz,0.5 MHz can meet the requirements of working face whose width more than 300 meters,but the signal with high frequency can improve the detection accuracy,so in the production process,the detect frequency of 0.5 MHz can be used to carry out the detection of the large penetration distance.【期刊名称】《中州煤炭》【年(卷),期】2017(039)003【总页数】5页(P25-28,66)【关键词】矿井工作面;大透距;坑道透视;探测频率;探测精度【作者】张钊【作者单位】中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400039【正文语种】中文【中图分类】P631煤炭工业是我国重要的能源基础工业。
无线电坑道透视数据的趋势处理

无线电坑道透视数据的趋势处理
张总跃;宋玉平
【期刊名称】《同煤科技》
【年(卷),期】1999(000)002
【摘要】介绍了坑透数据趋势处理的具体方法和步骤,用实例进行了趋势处理和构造预测。
【总页数】4页(P4-7)
【作者】张总跃;宋玉平
【作者单位】小煤窑管理处;地质处
【正文语种】中文
【中图分类】TD163.1
【相关文献】
1.坑道无线电波透视层析成像中数字模型的设计与特征处理 [J], 王琦;刘立振
2.庞庞塔矿回采面无线电波坑道透视探测的设计研究 [J], 王斌
3.15212回采面无线电波坑道透视探测的设计研究 [J], 王晓阳
4.无线电波坑道透视技术在煤矿综采工作面的应用 [J], 侯海龙
5.无线电波坑道透视技术在煤矿综采工作面的应用 [J], 侯海龙
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矿井小构造与瓦斯的坑道无线电波透视法应用分析

矿井小构造与瓦斯 的坑道无线 电波透视法应用分析
岳 洪波 李东会
( 江苏煤炭地质物测队) ( 矿 业大学资源与地球科学 学院) 中国
摘
要: 阐明了利用工作面坑透资料解释地质构造 的原理 , 圈划工作 面内构造异常区, 而预 进
测工作 面煤与瓦斯 突出危险区( 的瓦斯地质方法。在探测工作面 内构造的工程 实例 中, 带) 进一步
( 如遇断层或火成岩体 ) , 时 就发生 与H 值的明显
变化。又由于煤层相对于顶底板岩层是一种波导介 质, 当煤层厚度发生变化时 , 其波导阻抗就发生变
在不考虑 电磁散射的前提下, 电磁波的传播路 径可以用射线近似 , 此时煤 层中传播 的电磁波可近
似用下 式表示 :
化, 则造成 值和H 值的变化。
2 1 坑道无线 电波 透视原 理 .
坑透探测是运用电磁波在煤层中传播遇到地质 异常体时, 电磁波被差异吸收而造成场强衰减来发
现并分析地质异常体分布范围和类型的。不 同的介 质对电磁波吸收的程度是不一样 的, 高阻体对 电磁 波吸收的程度较弱 , 低阻体对 电磁波的吸收作用较 强。据以往的研究和现场测试结果表 明【 , 1 煤的 电 1
随着采煤机械化程度的不断提高 , 对矿井地质 构造发育程度的认知必须得到相应提高 , 特别是对 巷道掘进头及采煤工作面的小构造进行准确预报 、 预测, 以保证煤矿采掘工作面的安全高效生产 。同 时构造因素往往与矿井瓦斯相关联 , 煤系地层构造 复杂 的地方 也是 瓦斯 易 于 突 出 的地 方 , 造 是 瓦斯 构 溢出的通道 , 因此查清采掘面前方小构造 , 对异常区 域提前采取预防措施 , 直接关 系到“ 一通三 防” 工作
总第 46期 5
无线电波坑道透视仪在采煤工作面中的应用

无线电波坑道透视仪在采煤工作面中的应用作者:南建华来源:《中国科技博览》2013年第31期[摘要]无线电波坑道透视仪,简称坑透仪。
其功能是利用电磁波在介质中的传播特性,探测矿井回采工作面中的地质构造,如陷落住、断层、火成岩、煤层厚度变化、冲刷区、瓦斯富集区及突水构造等。
可合理进行工作面回采设计,减少大量钻探工程量,节省费用,提高采煤时对事故隐患的预知性,有效避免事故发生,减少损失,增加矿井安全,具有显著的经济效益和广泛的社会效益。
[关键词]坑透技术地质构造工作面探测中图分类号:P631 文献标识码:P 文章编号:1009―914X(2013)31―0203―01前言在煤矿生产过程中,预先摸清回采工作面的地质构造,合理进行工作面回采设计,以保证综采的顺利进行,是矿井工作的重要任务。
阳煤集团是我国最大的无烟煤生产基地。
随着综合机械化采煤技术的不断发展,隐伏地质构造对煤炭生产的影响愈加凸显,1995~2000年阳煤集团每年因地质构造造成少生产煤炭约150万吨,损失超过1.5亿元。
所以,加强矿井地质资料的管理,提高地质工作人员的素质,采用先进的探测设备,是高产高效矿井的先决条件。
1 WKT—E型坑透仪使用条件及应用范围1、使用环境条件:坑透仪是用来探测:顺煤层两煤巷、两钻孔或煤巷与钻孔之间的各种地质构造异常体。
发射机与接收机分别位于不同巷道或钻孔中,同时做等距离移动,逐点发射和接收。
或发射机在一定时间内相对固定位置,接收机在一定范围内逐点观察测其场强值。
2、主要应用在探测:①地质构造破坏软分层带、瓦斯富集带等瓦斯灾害区;②直径10米以上的陷落柱;③大于1/2煤厚的断层;④富含水带;⑤顶板垮塌或富集水的采空区;⑥煤层厚度、夹矸及产状变化带;2 WKT—E型坑透仪工作原理无线电波在煤(岩)层中传播时,同一煤层一定范围内平行层理方向上可近似认为是均匀的,但由于各种煤(岩)层电性(电阻率、介电常数等)的不同,它们对电磁波能量的吸收有着一定的差异,电阻率较低的煤(岩)具有较大的吸收作用。
无线电波坑道透视构造煤的研究

第2 7卷 第 3期
20 0 2年 6月
煤
炭
学
报
Vo . No. 127 3
J RNAL OF C NA C OU H1 OAL S I T OC E Y
J n ue
2 0 02
文 章 编 号 :2 3— 9 3(0 2 0 0 5 9 9 2 0 )3—0 5 0 2 4— 5
煤 种 及破 坏 类 型 相 同 的煤 电 阻率 较接 近 ,同一 煤 种 不 同破 坏类 型 的煤 体 电阻率 存 在 显著 的 差异 ;并且 不 同 煤 种 煤 的 电 阻率表 现 出截 然不 同 的 差 异 性 .对 无 烟 煤 来 说 ,构 造 煤 的 电 阻 率 较 高 ,是 硬 煤 的 1 0倍 以 上 ; 而烟 煤 则 相 反 ,硬 煤 的 电阻率 是 构 造煤 的 1 以上 ( 1 .说 明烟 煤 的 导 电性 较 差 , 电阻 率 较 高 .而 烟 0倍 图 ) 煤 中 的构 造煤 导 电性较 好 ,可能 是 其煤 化 程 度 较 同 煤 种 的硬 煤 稍 高 所 致 .③ 不 同煤 种 煤 的介 电 常数 差 异 较 大 ,同一 频率 条 件 下无 烟 煤 的介 电常数 是 烟煤 的 3倍 以上 ;而 同一 煤种 的构造 煤 与 硬煤 的介 电常 数 相 差
一
定 值 时 ,是 否 发 生 突 出的 关键 就 在 于各 种 应力 与 煤 壁 阻力 问 的 相互 关 系 ,只有 各种 应 力之 和 大 于煤 壁 阻
力 时 突 出才会 发 生 .煤层 中煤 体结 构 遭 受 构造 应 力 破 坏 的 构 造 煤 ( 煤 ) 分 层 具 有 孔 隙 度 大 、渗 透 性 差 、 软 易 于 瓦斯 富集 ,且 瓦斯 解 吸 快 、强 度 低 等 特 点 J ,其 抵 御 外 力 破 坏 的能 力 较 之 煤 体 结 构 未 遭 受 破 坏 或 破
无线电波坑道透视及瞬变电磁综合物探方法在山西临县某煤矿工作面探测中的应用

无线电波坑道透视及瞬变电磁综合物探方法在山西临县某煤矿工作面探测中的应用摘要山西临县某煤矿一直开采5号煤层,采煤方法为走向长壁式,放炮落煤。
经多年开采,井田中部及南部5号煤层资源已枯竭。
现目前回采5号煤层西北部的工作面,根据有关“有掘必探”的有关规定及安全生产要求,在工作面回采前,对工作面内部进行物探,本次工作采用无线电波坑道透视及瞬变电磁综合物探方法,探查工作面内地质情况,为回采工作面安全生产提供了可靠的物探依据。
一煤矿位置概况矿井田位于山西省吕梁临县地区南东30km处,南北长约3.10km,东西宽约2.4km,面积7.4km2。
二矿区地质及水文概况1、井田地表均为黄土覆盖,根据钻孔揭露资料,井田内的地层从老到新依次为:奥陶系中统上马家沟组(O2s)灰色石灰岩,夹有泥灰岩,泥岩及石膏层;奥陶系中统峰峰组(O2f)浅灰-深灰色中厚层状石灰岩、角砾状泥灰岩,中下部含细晶-隐晶石膏及硬石膏矿。
;石炭系中统本溪组(C2b)泥岩,夹有石灰岩、砂岩、铝土岩、钙质泥岩、炭质泥岩;石炭系上统太原组(C3t)砂岩、泥岩、钙质泥岩、石灰岩、泥质灰岩及煤层,;二叠系下统山西组(P1s)砂岩、泥岩、砂质泥岩、泥岩和煤层;二叠系下统下石盒子组(P1x)灰色、深灰色砂岩。
粉砂岩与砂质泥岩,泥岩互层。
2、井田含水层主要为:松散岩类孔隙含水层、二叠系下统下石盒子组砂岩裂隙含水层组、二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层组、石炭系上统太原组石灰岩、砂岩裂隙含水层组、奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层;据以往资料推定井田内奥灰水水位标高为792.35-800.68m。
3、井田隔水层主要有:下石盒子组下部以深灰色泥岩为主的砂质泥岩互层地层;山西组泥岩;本溪组泥岩、粘土岩和铝土岩为主的地层,是奥陶系灰岩含水层上部之重要隔水层。
三物探工作方法的基本原理1、坑道透视法的工作原理电磁波在地下岩层中传播时,由于各种岩、矿石电性的不同,它们对电磁波能量吸收不同,低阻岩层对电磁波具有较强的吸收作用,当波前进方向遇到断裂构造所出现的界面时,电磁波将在界面上产生反射和折射作用,也造成能量的损耗。
煤矿工作面无线电波透视技术原理与数据处理

坑透现场工作布置
(a).一发一收;(b) 一发双收示意图
双发双收:
在工作面两条巷道均布置一套完整的接收机和发射机。当1巷发射 机在某发射点发射信号时,2巷接收机接收信号;在1巷发射机换站 时,2巷发射机在布置的发射点发射信号,1巷接收机接收信号;保 持两巷发射机和接收机不间断轮流发射接收。
r
岩、矿石的介电常数随频率的变化
1-碱性花岗岩;2-白云母斑状花岗岩; 3-花岗岩;4-白云母花岗岩;5-石英
岩石电阻率随频率的变化 1-斑状石灰岩;2-粒状大理岩;3-大理岩
二、吸收系数与电磁参数的关系
• 1、无线电波透视法基本公式
H
H0
er r
β-介质吸收系数,奈培/m
er
基本波函数,表示向距离增大方向 前进的正向行波,或称空间变化部
探方法主要包括: • (1)矿井地震法,主要为工作面地震槽波透视法和地震波纵横波透视
CT法(刘天放和李志聃,1993;刘盛东和李承华,2000;彭苏萍,等, 2002, 2008;张平松,等,2004, 2006); • (2)矿井电磁法,主要为工作面音频电穿透法(李冬林,等, 2005; 李振峰, 等, 2005)、矿井直流电法(程久龙,等,2008;刘盛东,等,2009;刘树才, 等,2009; 施龙青,等,2008; 吴荣新,等,2009, 2010c)、矿井瞬变电磁法(刘 志新等,2006;于景邨,等,2007)、无线电波(坑道)透视法等(程久龙, 等,1999;董守华和王琦,2003;高一峰,2007; 刘天放和李志聃,1993;宁书 年,等,2001;汤友谊,等,2002;吴荣新,等, 2010a, 2010b)。
无线电波透视

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30
跨孔地震、跨孔声波、跨孔电磁波及跨孔电阻率与层析成像 结合,是近年来受到国内外普遍重视、发展较快的一组井中 物探方法,这些方法不仅用来解决矿产资源普查勘探和开发
中的一些地质问题,并业已成为水文地质,工程地质勘察中
[Y]—已知数矩阵,即实测值。
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17
3、施工方法技术
根据工作环境,无线电波透视法分为钻孔电磁波法和坑
道电磁波法。前者按工作方式,又可分为单孔、双孔、
三孔和地—井方式;后者又有同步法和定点法两种.
在实际透视工作前, 还要选择一种适合实际情况的观测
方法, 这一点很重要。关系到工作的成功与否。
阻体(高电导率)。
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5
无线电波透射法优势
无线电波透视因仪器轻便、资料采集方 便迅速、所需人员较少、透视距离较大、探 测效果较为显著,已成为综采工作面有效的 物探方法之一,为目前国内外工作面内地质 构造探查最普遍采用的物探手段。
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6
二、无线电磁波透视法基本原理
1、基本原理 无线电波透视法,又称坑透法。电磁波在地下岩层中传播
质中传播。
■无线电波透视法就是通过研究电磁波在钻孔或坑道间传
播特性和被介质吸收的情况来寻找、圈定各种目标的。
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■通常情况下,煤层和顶底板岩石对高频电磁波的吸收 作用是不同的。低电导率的岩石对电磁波能量吸收 作用大,因而接收的信号(即场强) 较弱,而高阻煤 层吸收作用小,接收的信号强。断层破碎带、陷落 柱等则会使电磁波产生反射、折射和吸收,属低电
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性拟合 ,建立数学模 型 ,采取 “ F一检验法”检验 ,旨在通 过坑 透数据处理 ,准确推断 出工作面 的地质构造。 关键词 :坑透 ;线性 回归 ;迭代法 ;F一检验法 中图分类号 :01 1 4 文献标识码 :A 文章编号 :17 —7 3 ( 02 0 —0 1 —0 6 3 9 82 1 )3 0 2 2
0 引 言
无线 电波坑道透视法 ( 以下 简称坑 透 ) 是一 种常
见地 下电磁波法 , 利用 电磁 波在 地下 岩层 传 播 时 , 由 于各种岩 、 矿石 电性 的电阻率 P和介 电常数 e 的不 同 ,
它们对 电磁波能量 吸收有一定差异 , 阻岩层 对 电磁 低 其 中 : = 2 1Hr X = r A = 2 1 H ; = Y 0g ; ; 0g o B
波具 有较强 的吸 收作用 , 当波前进方 向遇到断 裂构造 所 出现的界面时 , 电磁 波将 在界 面 上产 生反 射 、 折射 和明显 的吸收作 用 , 造成 能量 的损耗 , 也 致使 接 收巷
道中的电磁波信号十分微弱甚至接收不到透射信号, 形成所谓 的透射 异常 ( 又称 阴影异 常 )通过对 阴影 异 。 常 的分析 即可确定工作面 内地质构 造异 常体 , 而进 从 行地质推 断解 释 , 这就是坑透基本原理 。 目前 , 透 技术 已经 广泛 应 用 于井 下综 采 工作 坑 面 的地 质构 造探测 , 坑 透资 料 是 以数 字 形 式 充分 而 表达 地质事 件 , 可 以使 用不 同 的统计 模 型 和 形式 故 推理 去检 验 同一 问题 的不 同假 设 , 于这 些 较 大规 对
() 9
其 中 : Y =2 1H r 1 0g
l = A +台 , 2
计算该测线总离差平均值 : ∑ 五= 1
~
(0 1)
=
1
厂
■ ——— —~
与 方 均 差:
=/ 一 ) √n 。 五 \ ∑( 。 { ’ i
() 1 1
[ ]高一 峰 . 线 电波透 视 在煤 矿 中 的应用 [] 物探 与化 2 无 J.
其中: L =∑ ( ) y 一 =∑ l 一n , ;
一
2
统计 量 F:
=( n一2 )
() 8
选 出测 点 后 都 要 与 上 次所 选 出 的 测 点 个 数 进 行 比 较, n 当 = n 或 =2时停止 迭代 , 将最 后一 次 拟合 的系数 A 和 B代 人 ( ), 算 出该测 线 上各测 2 计 点 的正 常场强 日 和衰减 系数 叩及初 始场 强 H。 和吸 收系 数 , 吸 收系数 可 绘制 等值 线 图 , 而推 断 依 进
探 ,0 7 ( ) 2 0 ,5 . [ ]梁庆华 . 杂地 质构 造煤 层坑道透视 探测研究 [] 矿业 3 复 J. 安全与环保 ,0 0 ( ) 2 1,1.
按 式 定 除 准 l 1叩 () 下 确 剔 标 : 丝 ≤ 1 2
其 中 : 叩 = 10 12 , .5 19 , .8 . ,.8 16 , .62 5 随 机变 量 服从 正态 分布 , 概率 为 : 其
o di a e n l r pe tv fRa o W v s Tu ne s Pe s c i e
DENG n —u Fe g r
ZHAO n Ya
( u dmet c ne eat e t ot hn ntueo eopc n ier g L n fn0 5 0 , hn ) F n a na Si cs prm n ,N r C iaIstt f rsaeE gnei , a gag 6 0 0 C i l e D h i A n a
2 1 6月 0 2年
总体 方 差不 等 , 选择 F 一检验 法 。 故 引人 相关 系数 r 和构 造 统计 量 。
相关 系数 r : y () 7
P 盯 l . :  ̄2 8一 : 9 1 { 5 2 (-) 1 9.% L l ≤2 8 b 5 0
r
l
—
I
发 生在{丝 l . 的事件是小概率事 L 二 l 5 l 8 >2
件, 故依(2 式从测线 /个测点 中筛选 出满足不等 1) Z 式 条件 的 n 测 点 , 此 个数 据 重 新 进 行 上述 个 用 拟合 , 进而筛选 出 n 个测点 , 如此重复迭代 , 每次筛
() 1 运用《 概率论与数理统计》的“ 原则 , 3” 作
为剔 除标 准 的理论依 据 ; ( ) 用 “ 代 回归 法 ”提 高 测 试 结 果 的 准 确 2采 迭 度 , 强测 试 系统抗 随机 波动 能力 ; 增 () 3 利用 “ 一检 验法 ” 高 了线性 回归 方程 的 F 提
—
—
∑ ( )=∑ X 一 X一 ; n
r—
—
基金项目:廊坊市科技局科研项 目(0 1 10 3 2 10 1 3 )
收 稿 日期 :2 1 —0 0 2 4—1 8
作者简介:邓凤茹 (9 9一)讲师 , 16 , 主要从事数学基础教育研究。
一
1 — 2
第 3期
邓凤茹等 : 于无线 电波坑道透视算法数学模型 的研究 基
[ ]郭继如 . 4 无线 电波坑 透数 据处理 系统 的设计 [ ]煤 田地 J.
质 与 勘 探 ,9 6 ( ) 19 ,3 .
[ ]张忠民译 . 5 地质数学 [ . M]北京 : 科学 出版社 ,9 0 18 .
S u y o a he a ia o e s d o heAl o ih t d fM t m tc lM d lBa e n t g rt m
异常 区 。
4 结 语
贝有 : 0 检 验结 果 :
F F( , 1 n一2 )
( ) F .( , 1 当 051 / 9 Z一2 )< F < F ( , 一2 o91 n 9 )
时 , 性关 系显 著 线
( ) F > F .( , 2当 。。1 凡一2 时 , 性关 系极 显著 。 ) 线
可靠ห้องสมุดไป่ตู้性 。 参考 文献 :
[ ]陈汝栋 . 学模 型与数学建模 [ . 京 : 1 数 M]北 国防工业 出版
社 ,0 9 20 .
迭代法是用于求方程或方程组近似根的一种常 用 算法 , 现将 该 方法 引入 坑透 数学 模 型 中。
计算离差 : = f, 一l ( =I2…, ) 。 , i ,, n l f
( )当 F < F ( , 一2 3 。 1/ t ' )时 , 线性 关 系 无
.
注 : 05 1 n一2 与 F ( ,t ) F _( , 9 ) 。 1 r一2 可通 过查
通过对 坑 透数 学模 型 的建 立 , 出了 以下特点 : 突
F分 布表 而确 定其 值 。
3 迭 代 回归
21 0 2年 6 月
北华航 天工业学 院学报
第2 2卷
基于无线电波坑道透视算法数学模 型的研究
邓 凤 茹 赵 艳
( 北华航 天工 业学院 基础科学部 ,河北 廊坊 0 5 0 ) 6 00
摘
要 :本文从 地下电磁 波远场场强公式 出发 ,采取 地质数学 常用数学方 法 ,依据最 小二乘 法原则进行 迭代线
【 : 一台 A
其: =耋i 中 =骞i y
£ =∑ ( 一 )Y 一 ) ( =∑ XY—n Y X
删 =
其中: 日—— 实测 场强值 ;
— —
理论 初始 场强值 ; 介 质对 电磁波 能量 的吸 收系数 ; 发射点 到接 收点 的距 离 ;
Ab ta t A ma h ma i mo e sb i t h n e g o n l to g e i f rf l te g h fr l n h o sr c : t e t d lwa ul wi t eu d r r u d ee r ma n t a - ed s r n t o mu a a d t ec mmo t o so c t h c c i n me h d f
一
1 — 3
模 的测试 地质数 据 资料 , 它并 不 是 地 质研 究 的最 终 产 物 , 建立 数学模 型进 行数 据处理 , 需要 揭示 地质 构
造 本质 , 以此作 为综 采 的依 据 , 定实 施方案 。 确 1 线性 回归
. A, =∑ E A+B ] s ( 一( Y X)
s c B 贝 : , i A,
() 3
{ c 霎 4 :
( 5
无 线 电波 在无 限均 匀 、 向 同性有 耗介 质 中传 各 播 时 , 发射 天线 r 的 电磁场 强公 式为 : 其距 处
H : 日。 s i n () 1
解() 4 式得 :
f=x 含 y Z
g oo y ma h ma i ,a d i Wa a e n t ep i c l fla ts u r s me h d t tf rt e i r t e l e r -e t g me h d wa e lg t e t s n s b s d o h r i e o e q a e t o o f o h t a i n a .F t si t o s c t n p s i e v i n e ly d t r c s i d t n o i f rt e s ra e o e lgc lsr c u e a c r tl mp o e op o e sp t a a a d t n e h u f c fg oo ia t t r c u a ey. u Ke r s p tt r u h;l e rr g e so ;i r t e me h d;F tsi g me h d y wo d : i h o g i a e r s in t a i t o n e v -e t t o n