双巷间一发多收无线电波坑透场强测量系统与方法.pdf

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410571638.0 (22)申请日 2014.10.22 G01V 3/12(2006.01) (71)申请人 安徽理工大学 地址 232001 安徽省淮南市舜耕中路 168 号 (72)发明人 张平松 许时昂 肖玉林 吴荣新 郭立全 (74)专利代理机构 安徽合肥华信知识产权代理 有限公司 34112 代理人 余成俊 (54) 发明名称 双巷间一发多收无线电波坑透场强测量系统 与方法 (57) 摘要 本发明涉及一种双巷间一发多收无线电波坑 透测量系统与方法， 包括发射系统和多通道接收 系统， 通过固定多通道接收系统所在接收测量。

2、点 在某一观测站内， 改变发射系统发射点位置， 采集 每一观测站中接收系统接收到的发射系统发射的 电磁波透过双巷道之间的工作介质后的透过场强 值， 移动多通道接收系统形成多观测站， 多观测站 之间形成高精度透射电磁波数据体 ； 利用电磁波 透射成像获得双巷间煤岩层的场强和吸收系数分 布图， 结合揭露地质条件对面内构造及其异常进 行精细解释， 为工作面安全回采提供可靠的技术 参数。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104459807 A (43)申请公布日 2015.03.25 C。

3、N 104459807 A 1/2 页 2 1.双巷间一发多收无线电波坑透场强测量系统， 包括发射系统以及多通道接收系统， 所述发射系统包括发射主机以及与发射主机电缆相连的发射天线线框， 所述多通道接收系 统包括多通道信号记录仪以及与接收机多通道信号记录仪电缆相连的多个接收天线线框， 可接收 1-16 通道发射频率的数字信号， 其特征在于 ： 所述发射系统位于一巷道内， 所述多 通道发射系统位于另一巷道内， 所述多个接收天线线框依次分布在所在巷道内形成一接收 观测段， 通过电缆依次相连并连接至多通道信号记录仪实现所在巷道内该接收观测段的观 测， 所述多通道接收系统在巷道内依次移动， 实现整个巷。

4、道的观测 ； 所述多通道接收系统每 移动一次， 确定一接收观测段， 对应发射系统所在巷道内有一发射段， 所述发射段内设有一 定间距的发射点， 所述发射系统依次处于发射点上发射电磁波， 所述多通道接收系统通过 多个接收天线接收透过两巷道之间工作面的电磁波实现该观测接收端内一发多收式探测， 待整个巷道观测完毕， 相互更换发射系统和多通道接收系统所处于的巷道， 重复以上过程， 实现双巷道之间相互观测。 2.根据权利要求 1 所述的双巷间一发多收无线电波坑透场强测量系统， 其特征在于 ： 所述发射主机发射频率包括 0.158MHz、 0.365 MHz 和 0.965MHz， 所述发射天线线框呈长方 。

5、形， 其平面法线方向与所在巷道走向一致 ； 所述接收天线线圈呈圆形， 且平面法线方向与所 在巷道走向一致。 3.根据权利要求 1 所述的双巷间一发多收无线电波坑透场强测量系统， 其特征在于 ： 所述接收天线线圈在巷道内的分布间距为 5-10m 形成接收观测段， 该接收观测段对应的发 射段内发射点按间距 5-30m 设置 ； 所述多通道接收系统在巷道内依次移动时确定的相邻接 收观测段首末之间重合或者间隔一定距离。 4.一种双巷间一发多收无线电波坑透场强测量方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： (1)、 选择一条巷道做发射巷道， 将发射系统设置于该巷道内发射电磁波， 选择另一条 巷道做接收巷道，。

6、 将多通道接收系统置于该巷道内多点接收电磁波透过值， 现场根据巷道 条件选择多通道信号记录仪的接收通道数， 并在接收巷道中按 5-10m 点距布设接收点， 将 接收天线固定在接收点位置 ； (2)、 在发射巷道设定发射点位置， 将发射线框置于发射点上， 并设置发射频率、 发射时 长参数 ； (3)、 在发射机每处于一个发射点上的发射时长内所述多通道接收系统分别采集 3 组 数据， 进行平均后作为所接收到的电磁波透过场强值， 并存储 ； (4)、 所述多通道接收系统位置不动， 发射系统移动至下一发射点， 进行信号发射， 多通 道接收系统在发射机发射时长内进行新一轮透过场强接收并存储， 如此重复至。

7、发射段尾点 结束， 发射段长度以及发射点的间距根据巷道条件以及接收点的间距及位置设置， 其中发 射点的间距设为 5-30m ； (5)、 移动多通道接收系统至下一轮接收观测段， 所述下一轮接收观测点的首端和上一 轮接收观测点的末端可以重合或者间隔一定距离， 便于数据采集的交叉覆盖 ； (6)、 进行下一轮电磁波发射与接收循环 ； (7)、 发射巷道与接收巷道数据采集任务完成后， 更换发射系统和多通道接收系统所在 巷道位置实现发射巷道与接收巷道功能互换， 原发射巷道变为接收巷道， 原接收巷道变为 发射巷道， 重复进行电磁波发射与接收， 直至完成整个工作面的数据采集任务 ； 权 利 要 求 书 C。

8、N 104459807 A 2 2/2 页 3 (8)、 采用层析成像方法对采集数据进行处理， 获得工作面双巷间煤岩层的场强和吸收 系数分布图并进行解释。 5.根据权利要求 4 所述的一种双巷间一发多收无线电波坑透场强测量方法， 其特征在 于 ： 所述的、 采用层析成像方法对采集数据进行处理的过程如下 ： （1） 对全空间无线电波坑透数据体进行整理 ；（2） 构建双巷间反演模型， 进行网格单元 划分 ；（3） 电磁波透射射线追踪， 实现场强和吸收系数反演， 获得双巷间煤岩层介质场强及 吸收系数分布图 ；（4） 结合巷道掘进揭露煤岩层特征， 确立场强异常及吸收系数异常判断 标准， 提取面内异常并。

9、进行精细解释。 权 利 要 求 书 CN 104459807 A 3 1/4 页 4 双巷间一发多收无线电波坑透场强测量系统与方法 技术领域 0001 本发明属于矿井勘探技术领域， 具体涉及矿井双巷间一发多收无线电波坑透场强 测量系统与方法。 背景技术 0002 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、 陷落柱等发育条件， 综合机械化采煤 程度越高要求对面内构造探查程度越精细。目前， 对综采工作面内部构造进行有效探查的 方法以无线电波透视方法最为普遍， 其现场操作简单， 分辨能力强， 因此在煤矿井下得到普 遍。

10、应用。 但是， 现有的无线电波透视装置中数据采集仅为一发一收方式， 现场通过固定发射 点， 变换接收点， 形成扇形数据观测区， 其现场工作量大， 数据覆盖面小， 成像精度低， 不利 于无线电波坑透技术推广和应用。 0003 发明内容 ： 本发明针无线电波坑透仪器设备及工作技术方法存在的缺陷， 利用工作面是双巷的条 件， 改进无线电波坑透技术， 在一条巷道中布置多个接收点， 在另一条巷道中移动发射点， 形成一套一发多收透射测量系统， 对双巷间的坑透场强进行测量， 形成宽范围、 高密度扫描 透视电磁波数据体。通过双巷间透射层析成像， 获得工作面内煤岩层的场强和吸收系数分 布图， 结合巷道揭露地质条。

11、件对面内构造及其异常进行精细分析， 进一步提高现场勘探效 率及层析成像效果， 为工作面安全回采提供技术支撑。 0004 本发明采用所采用的技术方案如下 ： 双巷间一发多收无线电波坑透场强测量系统， 包括发射系统以及多通道接收系统， 所 述发射系统包括发射主机以及与发射主机电缆相连的发射天线线框， 所述多通道接收系统 包括多通道信号记录仪以及与接收机多通道信号记录仪电缆相连的多个接收天线线框， 可 接收 1-16 通道发射频率的数字信号， 其特征在于 ： 所述发射系统位于一巷道内， 所述多通 道发射系统位于另一巷道内， 所述多个接收天线线框依次分布在所在巷道内形成一接收观 测段， 通过电缆依次相。

12、连并连接至多通道信号记录仪实现所在巷道内该接收观测段的观 测， 所述多通道接收系统在巷道内依次移动， 实现整个巷道的观测 ； 所述多通道接收系统每 移动一次， 确定一接收观测段， 对应发射系统所在巷道内有一发射段， 所述发射段内设有一 定间距的发射点， 所述发射系统依次处于发射点上发射电磁波， 所述多通道接收系统通过 多个接收天线接收透过两巷道之间工作面的电磁波实现该观测接收端内一发多收式探测， 待整个巷道观测完毕， 相互更换发射系统和多通道接收系统所处于的巷道， 重复以上过程， 实现双巷道之间相互观测。 0005 所述发射主机发射频率包括 0.158MHz、 0.365 MHz 和 0.96。

13、5MHz， 所述发射天线线 框呈长方形， 其平面法线方向与所在巷道走向一致 ； 所述接收天线线圈呈圆形， 且平面法线 方向与所在巷道走向一致。 0006 所述接收天线线圈在巷道内的分布间距为 5-10m 形成接收观测段， 该接收观测段 说 明 书 CN 104459807 A 4 2/4 页 5 对应的发射段内发射点按间距 5-30m 设置 ； 所述多通道接收系统在巷道内依次移动时确定 的相邻接收观测段首末之间重合或者间隔一定距离。 0007 一种双巷间一发多收无线电波坑透场强测量方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： (1)、 选择一条巷道做发射巷道， 将发射系统设置于该巷道内发射电磁波， 。

14、选择另一条 巷道做接收巷道， 将多通道接收系统置于该巷道内多点接收电磁波透过值， 现场根据巷道 条件选择多通道信号记录仪的接收通道数， 并在接收巷道中按 5-10m 点距布设接收点， 将 接收天线固定在接收点位置 ； (2)、 在发射巷道设定发射点位置， 将发射线框置于发射点上， 并设置发射频率、 发射时 长参数 ； (3)、 在发射机每处于一个发射点上的发射时长内所述多通道接收系统分别采集 3 组 数据， 进行平均后作为所接收到的电磁波透过场强值， 并存储 ； (4)、 所述多通道接收系统位置不动， 发射系统移动至下一发射点， 进行信号发射， 多通 道接收系统在发射机发射时长内进行新一轮透过。

15、场强接收并存储， 如此重复至发射段尾点 结束， 发射段长度以及发射点的间距根据巷道条件以及接收点的间距及位置设置， 其中发 射点的间距设为 5-30m ； (5)、 移动多通道接收系统至下一轮接收观测段， 所述下一轮接收观测点的首端和上一 轮接收观测点的末端可以重合或者间隔一定距离， 便于数据采集的交叉覆盖 ； (6)、 进行下一轮电磁波发射与接收循环 ； (7)、 发射巷道与接收巷道数据采集任务完成后， 更换发射系统和多通道接收系统所在 巷道位置实现发射巷道与接收巷道功能互换， 原发射巷道变为接收巷道， 原接收巷道变为 发射巷道， 重复进行电磁波发射与接收， 直至完成整个工作面的数据采集任务。

16、 ； (8)、 采用层析成像方法对采集数据进行处理， 获得工作面双巷间煤岩层的场强和吸收 系数分布图并进行解释。 0008 所述的采用层析成像方法对采集数据进行处理的过程如下 ： （1） 对全空间无线电波坑透数据体进行整理 ；（2） 构建双巷间反演模型， 进行网格单元 划分 ；（3） 电磁波透射射线追踪， 实现场强和吸收系数反演， 获得双巷间煤岩层介质场强及 吸收系数分布图 ；（4） 结合巷道掘进揭露煤岩层特征， 确立场强异常及吸收系数异常判断 标准， 提取面内异常并进行精细解释。 0009 本发明的有益效果体现在 ： 1、 一发多收观测系统， 其数据采集布置灵敏， 可有效提高现场数据采集效率。

17、， 增强不同 接收点之间数据采集的一致性。 0010 2、 现场数据采集时， 可根据勘探要求实现数据采集点之间的交叉覆盖， 增大实测 的数据量， 提高数据反演的收敛程度， 以及地质解释的准确率。 0011 附图说明 ： 图 1 为本发明的示意图 ； 图 2（a） 为本发明发射系统结构示意图 ； 图 2（b） 为本发明接收系统结构示意图 ； 图 3 为双巷无线电波透视发射与扫描接收观测系统示意图。 说 明 书 CN 104459807 A 5 3/4 页 6 具体实施方式 0012 如图 1 至图 3 所示， 双巷间一发多收无线电波坑透场强测量系统， 包括发射系统 以及多通道接收系统， 所述发射。

18、系统包括发射主机以及与发射主机电缆相连的发射天线线 框， 所述多通道接收系统包括多通道信号记录仪以及与接收机多通道信号记录仪电缆相连 的多个接收天线线框， 可接收 1-16 通道发射频率的数字信号， 所述发射系统位于一巷道 内， 所述多通道发射系统位于另一巷道内， 所述多个接收天线线框依次分布在所在巷道内 形成一接收观测段， 通过电缆依次相连并连接至多通道信号记录仪实现所在巷道内该接收 观测段的观测， 所述多通道接收系统在巷道内依次移动， 实现整个巷道的观测 ； 所述多通道 接收系统每移动一次， 确定一接收观测段， 对应发射系统所在巷道内有一发射段， 所述发射 段内设有一定间距的发射点， 所述。

19、发射系统依次处于发射点上发射电磁波， 所述多通道接 收系统通过多个接收天线接收透过两巷道之间工作面的电磁波实现该观测接收端内一发 多收式探测， 待整个巷道观测完毕， 相互更换发射系统和多通道接收系统所处于的巷道， 重 复以上过程， 实现双巷道之间相互观测。 0013 所述发射主机发射频率包括 0.158MHz、 0.365 MHz 和 0.965MHz， 所述发射天线线 框呈长方形， 其平面法线方向与所在巷道走向一致 ； 所述接收天线线圈呈圆形， 且平面法线 方向与所在巷道走向一致。 0014 所述接收天线线圈在巷道内的分布间距为 5-10m 形成接收观测段， 该接收观测段 对应的发射段内发射。

20、点按间距 5-30m 设置 ； 所述多通道接收系统在巷道内依次移动时确定 的相邻接收观测段首末之间重合或者间隔一定距离。 0015 一种双巷间一发多收无线电波坑透场强测量方法， 包括以下步骤 ： (1)、 选择一条巷道做发射巷道， 将发射系统设置于该巷道内发射电磁波， 选择另一条 巷道做接收巷道， 将多通道接收系统置于该巷道内多点接收电磁波透过值， 现场根据巷道 条件选择多通道信号记录仪的接收通道数， 并在接收巷道中按 5-10m 点距布设接收点， 将 接收天线固定在接收点位置 ； (2)、 在发射巷道设定发射点位置， 将发射线框置于发射点上， 并设置发射频率、 发射时 长参数 ； (3)、 。

21、在发射机每处于一个发射点上的发射时长内所述多通道接收系统分别采集 3 组 数据， 进行平均后作为所接收到的电磁波透过场强值， 并存储 ； (4)、 所述多通道接收系统位置不动， 发射系统移动至下一发射点， 进行信号发射， 多通 道接收系统在发射机发射时长内进行新一轮透过场强接收并存储， 如此重复至发射段尾点 结束， 发射段长度以及发射点的间距根据巷道条件以及接收点的间距及位置设置， 其中发 射点的间距设为 5-30m ； (5)、 移动多通道接收系统至下一轮接收观测段， 所述下一轮接收观测点的首端和上一 轮接收观测点的末端可以重合或者间隔一定距离， 便于数据采集的交叉覆盖 ； (6)、 进行下。

22、一轮电磁波发射与接收循环 ； (7)、 发射巷道与接收巷道数据采集任务完成后， 更换发射系统和多通道接收系统所在 巷道位置实现发射巷道与接收巷道功能互换， 原发射巷道变为接收巷道， 原接收巷道变为 发射巷道， 重复进行电磁波发射与接收， 直至完成整个工作面的数据采集任务 ； (8)、 采用层析成像方法对采集数据进行处理， 获得工作面双巷间煤岩层的场强和吸收 说 明 书 CN 104459807 A 6 4/4 页 7 系数分布图并进行解释。 0016 所述的采用层析成像方法对采集数据进行处理的过程如下 ： （1） 对全空间无线电波坑透数据体进行整理 ；（2） 构建双巷间反演模型， 进行网格单元 划分 ；（3） 电磁波透射射线追踪， 实现场强和吸收系数反演， 获得双巷间煤岩层介质场强及 吸收系数分布图 ；（4） 结合巷道掘进揭露煤岩层特征， 确立场强异常及吸收系数异常判断 标准， 提取面内异常并进行精细解释。 说 明 书 CN 104459807 A 7 1/2 页 8 图 1 图 2(a) 图 2(b) 说 明 书 附 图 CN 104459807 A 8 2/2 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 104459807 A 9 。