雙巷間一發多收無線電波坑透場強測量系統與方法
2023-07-06 21:59:46
雙巷間一發多收無線電波坑透場強測量系統與方法
【專利摘要】本發明涉及一種雙巷間一發多收無線電波坑透測量系統與方法，包括發射系統和多通道接收系統，通過固定多通道接收系統所在接收測量點在某一觀測站內，改變發射系統發射點位置，採集每一觀測站中接收系統接收到的發射系統發射的電磁波透過雙巷道之間的工作介質後的透過場強值，移動多通道接收系統形成多觀測站，多觀測站之間形成高精度透射電磁波數據體；利用電磁波透射成像獲得雙巷間煤巖層的場強和吸收係數分布圖，結合揭露地質條件對面內構造及其異常進行精細解釋，為工作面安全回採提供可靠的技術參數。
【專利說明】雙巷間一發多收無線電波坑透場強測量系統與方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於礦井勘探【技術領域】，具體涉及礦井雙巷間一發多收無線電波坑透場強測量系統與方法。
【背景技術】
[0002]礦井工作面回採過程中存在諸多影響安全高效生產的地質因素，主要包括巷道揭露斷層、煤層變薄區的延伸狀況，以及面內隱伏斷層、陷落柱等發育條件，綜合機械化採煤程度越高要求對面內構造探查程度越精細。目前，對綜採工作面內部構造進行有效探查的方法以無線電波透視方法最為普遍，其現場操作簡單，分辨能力強，因此在煤礦井下得到普遍應用。但是，現有的無線電波透視裝置中數據採集僅為一發一收方式，現場通過固定發射點，變換接收點，形成扇形數據觀測區，其現場工作量大，數據覆蓋面小，成像精度低，不利於無線電波坑透技術推廣和應用。
[0003]
【發明內容】
:
本發明針無線電波坑透儀器設備及工作技術方法存在的缺陷，利用工作面是雙巷的條件，改進無線電波坑透技術，在一條巷道中布置多個接收點，在另一條巷道中移動發射點，形成一套一發多收透射測量系統，對雙巷間的坑透場強進行測量，形成寬範圍、高密度掃描透視電磁波數據體。通過雙巷間透射層析成像，獲得工作面內煤巖層的場強和吸收係數分布圖，結合巷道揭露地質條件對面內構造及其異常進行精細分析，進一步提高現場勘探效率及層析成像效果，為工作面安全回採提供技術支撐。
[0004]本發明採用所採用的技術方案如下:
雙巷間一發多收無線電波坑透場強測量系統，包括發射系統以及多通道接收系統，所述發射系統包括發射主機以及與發射主機電纜相連的發射天線線框，所述多通道接收系統包括多通道信號記錄儀以及與接收機多通道信號記錄儀電纜相連的多個接收天線線框，可接收1-16通道發射頻率的數位訊號，其特徵在於:所述發射系統位於一巷道內，所述多通道發射系統位於另一巷道內，所述多個接收天線線框依次分布在所在巷道內形成一接收觀測段，通過電纜依次相連並連接至多通道信號記錄儀實現所在巷道內該接收觀測段的觀測，所述多通道接收系統在巷道內依次移動，實現整個巷道的觀測；所述多通道接收系統每移動一次，確定一接收觀測段，對應發射系統所在巷道內有一發射段，所述發射段內設有一定間距的發射點，所述發射系統依次處於發射點上發射電磁波，所述多通道接收系統通過多個接收天線接收透過兩巷道之間工作面的電磁波實現該觀測接收端內一發多收式探測，待整個巷道觀測完畢，相互更換發射系統和多通道接收系統所處於的巷道，重複以上過程，實現雙巷道之間相互觀測。
[0005]所述發射主機發射頻率包括0.158MHz,0.365 MHz和0.965MHz，所述發射天線線框呈長方形，其平面法線方向與所在巷道走向一致；所述接收天線線圈呈圓形，且平面法線方向與所在巷道走向一致。
[0006]所述接收天線線圈在巷道內的分布間距為5-10m形成接收觀測段，該接收觀測段對應的發射段內發射點按間距5-30m設置；所述多通道接收系統在巷道內依次移動時確定的相鄰接收觀測段首末之間重合或者間隔一定距離。
[0007]一種雙巷間一發多收無線電波坑透場強測量方法，其特徵在於，包括以下步驟:
(1)、選擇一條巷道做發射巷道，將發射系統設置於該巷道內發射電磁波，選擇另一條巷道做接收巷道，將多通道接收系統置於該巷道內多點接收電磁波透過值，現場根據巷道條件選擇多通道信號記錄儀的接收通道數，並在接收巷道中按5-10m點距布設接收點，將接收天線固定在接收點位置；
(2)、在發射巷道設定發射點位置，將發射線框置於發射點上，並設置發射頻率、發射時長參數；
(3)、在發射機每處於一個發射點上的發射時長內所述多通道接收系統分別採集3組數據，進行平均後作為所接收到的電磁波透過場強值，並存儲；
(4)、所述多通道接收系統位置不動，發射系統移動至下一發射點，進行信號發射，多通道接收系統在發射機發射時長內進行新一輪透過場強接收並存儲，如此重複至發射段尾點結束，發射段長度以及發射點的間距根據巷道條件以及接收點的間距及位置設置，其中發射點的間距設為5-30m ；
(5)、移動多通道接收系統至下一輪接收觀測段，所述下一輪接收觀測點的首端和上一輪接收觀測點的末端可以重合或者間隔一定距離，便於數據採集的交叉覆蓋；
(6)、進行下一輪電磁波發射與接收循環；
(7)、發射巷道與接收巷道數據採集任務完成後，更換發射系統和多通道接收系統所在巷道位置實現發射巷道與接收巷道功能互換，原發射巷道變為接收巷道，原接收巷道變為發射巷道，重複進行電磁波發射與接收，直至完成整個工作面的數據採集任務；
(8)、採用層析成像方法對採集數據進行處理，獲得工作面雙巷間煤巖層的場強和吸收係數分布圖並進行解釋。
[0008]所述的採用層析成像方法對採集數據進行處理的過程如下:
(1)對全空間無線電波坑透數據體進行整理；(2)構建雙巷間反演模型，進行網格單元劃分；(3)電磁波透射射線追蹤，實現場強和吸收係數反演，獲得雙巷間煤巖層介質場強及吸收係數分布圖；(4)結合巷道掘進揭露煤巖層特徵，確立場強異常及吸收係數異常判斷標準，提取面內異常並進行精細解釋。
[0009]本發明的有益效果體現在:
1、一發多收觀測系統，其數據採集布置靈敏，可有效提高現場數據採集效率，增強不同接收點之間數據採集的一致性。
[0010]2、現場數據採集時，可根據勘探要求實現數據採集點之間的交叉覆蓋，增大實測的數據量，提高數據反演的收斂程度，以及地質解釋的準確率。
[0011]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1為本發明的不意圖；
圖2 (a)為本發明發射系統結構示意圖；
圖2 (b)為本發明接收系統結構示意圖；
圖3為雙巷無線電波透視發射與掃描接收觀測系統示意圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖1至圖3所示，雙巷間一發多收無線電波坑透場強測量系統，包括發射系統以及多通道接收系統，所述發射系統包括發射主機以及與發射主機電纜相連的發射天線線框，所述多通道接收系統包括多通道信號記錄儀以及與接收機多通道信號記錄儀電纜相連的多個接收天線線框，可接收1-16通道發射頻率的數位訊號，所述發射系統位於一巷道內，所述多通道發射系統位於另一巷道內，所述多個接收天線線框依次分布在所在巷道內形成一接收觀測段，通過電纜依次相連並連接至多通道信號記錄儀實現所在巷道內該接收觀測段的觀測，所述多通道接收系統在巷道內依次移動，實現整個巷道的觀測；所述多通道接收系統每移動一次，確定一接收觀測段，對應發射系統所在巷道內有一發射段，所述發射段內設有一定間距的發射點，所述發射系統依次處於發射點上發射電磁波，所述多通道接收系統通過多個接收天線接收透過兩巷道之間工作面的電磁波實現該觀測接收端內一發多收式探測，待整個巷道觀測完畢，相互更換發射系統和多通道接收系統所處於的巷道，重複以上過程，實現雙巷道之間相互觀測。
[0013]所述發射主機發射頻率包括0.158MHz,0.365 MHz和0.965MHz，所述發射天線線框呈長方形，其平面法線方向與所在巷道走向一致；所述接收天線線圈呈圓形，且平面法線方向與所在巷道走向一致。
[0014]所述接收天線線圈在巷道內的分布間距為5-10m形成接收觀測段，該接收觀測段對應的發射段內發射點按間距5-30m設置；所述多通道接收系統在巷道內依次移動時確定的相鄰接收觀測段首末之間重合或者間隔一定距離。
[0015]一種雙巷間一發多收無線電波坑透場強測量方法，包括以下步驟:
(1)、選擇一條巷道做發射巷道，將發射系統設置於該巷道內發射電磁波，選擇另一條巷道做接收巷道，將多通道接收系統置於該巷道內多點接收電磁波透過值，現場根據巷道條件選擇多通道信號記錄儀的接收通道數，並在接收巷道中按5-10m點距布設接收點，將接收天線固定在接收點位置；
(2)、在發射巷道設定發射點位置，將發射線框置於發射點上，並設置發射頻率、發射時長參數；
(3)、在發射機每處於一個發射點上的發射時長內所述多通道接收系統分別採集3組數據，進行平均後作為所接收到的電磁波透過場強值，並存儲；
(4)、所述多通道接收系統位置不動，發射系統移動至下一發射點，進行信號發射，多通道接收系統在發射機發射時長內進行新一輪透過場強接收並存儲，如此重複至發射段尾點結束，發射段長度以及發射點的間距根據巷道條件以及接收點的間距及位置設置，其中發射點的間距設為5-30m ；
(5)、移動多通道接收系統至下一輪接收觀測段，所述下一輪接收觀測點的首端和上一輪接收觀測點的末端可以重合或者間隔一定距離，便於數據採集的交叉覆蓋；
(6)、進行下一輪電磁波發射與接收循環；
(7)、發射巷道與接收巷道數據採集任務完成後，更換發射系統和多通道接收系統所在巷道位置實現發射巷道與接收巷道功能互換，原發射巷道變為接收巷道，原接收巷道變為發射巷道，重複進行電磁波發射與接收，直至完成整個工作面的數據採集任務；
(8)、採用層析成像方法對採集數據進行處理，獲得工作面雙巷間煤巖層的場強和吸收係數分布圖並進行解釋。
[0016]所述的採用層析成像方法對採集數據進行處理的過程如下:
(1)對全空間無線電波坑透數據體進行整理；(2)構建雙巷間反演模型，進行網格單元劃分；(3)電磁波透射射線追蹤，實現場強和吸收係數反演，獲得雙巷間煤巖層介質場強及吸收係數分布圖；(4)結合巷道掘進揭露煤巖層特徵，確立場強異常及吸收係數異常判斷標準，提取面內異常並進行精細解釋。
【權利要求】
1.雙巷間一發多收無線電波坑透場強測量系統，包括發射系統以及多通道接收系統，所述發射系統包括發射主機以及與發射主機電纜相連的發射天線線框，所述多通道接收系統包括多通道信號記錄儀以及與接收機多通道信號記錄儀電纜相連的多個接收天線線框，可接收1-16通道發射頻率的數位訊號，其特徵在於:所述發射系統位於一巷道內，所述多通道發射系統位於另一巷道內，所述多個接收天線線框依次分布在所在巷道內形成一接收觀測段，通過電纜依次相連並連接至多通道信號記錄儀實現所在巷道內該接收觀測段的觀測，所述多通道接收系統在巷道內依次移動，實現整個巷道的觀測；所述多通道接收系統每移動一次，確定一接收觀測段，對應發射系統所在巷道內有一發射段，所述發射段內設有一定間距的發射點，所述發射系統依次處於發射點上發射電磁波，所述多通道接收系統通過多個接收天線接收透過兩巷道之間工作面的電磁波實現該觀測接收端內一發多收式探測，待整個巷道觀測完畢，相互更換發射系統和多通道接收系統所處於的巷道，重複以上過程，實現雙巷道之間相互觀測。
2.根據權利要求1所述的雙巷間一發多收無線電波坑透場強測量系統，其特徵在於:所述發射主機發射頻率包括0.158MHz,0.365 MHz和0.965MHz，所述發射天線線框呈長方形，其平面法線方向與所在巷道走向一致；所述接收天線線圈呈圓形，且平面法線方向與所在巷道走向一致。
3.根據權利要求1所述的雙巷間一發多收無線電波坑透場強測量系統，其特徵在於:所述接收天線線圈在巷道內的分布間距為5-10m形成接收觀測段，該接收觀測段對應的發射段內發射點按間距5-30m設置；所述多通道接收系統在巷道內依次移動時確定的相鄰接收觀測段首末之間重合或者間隔一定距離。
4.一種雙巷間一發多收無線電波坑透場強測量方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)、選擇一條巷道做發射巷道，將發射系統設置於該巷道內發射電磁波，選擇另一條巷道做接收巷道，將多通道接收系統置於該巷道內多點接收電磁波透過值，現場根據巷道條件選擇多通道信號記錄儀的接收通道數，並在接收巷道中按5-10m點距布設接收點，將接收天線固定在接收點位置； (2)、在發射巷道設定發射點位置，將發射線框置於發射點上，並設置發射頻率、發射時長參數； (3)、在發射機每處於一個發射點上的發射時長內所述多通道接收系統分別採集3組數據，進行平均後作為所接收到的電磁波透過場強值，並存儲； (4)、所述多通道接收系統位置不動，發射系統移動至下一發射點，進行信號發射，多通道接收系統在發射機發射時長內進行新一輪透過場強接收並存儲，如此重複至發射段尾點結束，發射段長度以及發射點的間距根據巷道條件以及接收點的間距及位置設置，其中發射點的間距設為5-30m ； (5)、移動多通道接收系統至下一輪接收觀測段，所述下一輪接收觀測點的首端和上一輪接收觀測點的末端可以重合或者間隔一定距離，便於數據採集的交叉覆蓋； (6)、進行下一輪電磁波發射與接收循環； (7)、發射巷道與接收巷道數據採集任務完成後，更換發射系統和多通道接收系統所在巷道位置實現發射巷道與接收巷道功能互換，原發射巷道變為接收巷道，原接收巷道變為發射巷道，重複進行電磁波發射與接收，直至完成整個工作面的數據採集任務； (8)、採用層析成像方法對採集數據進行處理，獲得工作面雙巷間煤巖層的場強和吸收係數分布圖並進行解釋。
5.根據權利要求4所述的一種雙巷間一發多收無線電波坑透場強測量方法，其特徵在於:所述的、採用層析成像方法對採集數據進行處理的過程如下: (I)對全空間無線電波坑透數據體進行整理；(2)構建雙巷間反演模型，進行網格單元劃分；(3)電磁波透射射線追蹤，實現場強和吸收係數反演，獲得雙巷間煤巖層介質場強及吸收係數分布圖；(4)結合巷道掘進揭露煤巖層特徵，確立場強異常及吸收係數異常判斷標準，提取面內異常並進行精細解釋。
【文檔編號】G01V3/12GK104459807SQ201410571638
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月22日 優先權日:2014年10月22日
【發明者】張平松, 許時昂, 肖玉林, 吳榮新, 郭立全 申請人:安徽理工大學