[发明专利]一种含夹矸特厚煤层综放开采中顶煤结构的判别方法

权利要求书

1.一种含夹矸特厚煤层综放开采中顶煤结构的判别方法，其特征在于，利用一发多收超宽带雷达技术，来判别含夹矸特厚煤层综放开采中顶煤厚度、夹矸层厚度及层数，具体包括以下步骤：

(1)选用M个超宽带雷达天线组成自动扫描收发天线阵列，并安装在综放工作面液压支架的顶梁上；

(2)选择1个天线作为发射天线，其他M-1个天线作为接收天线，其中M≥3；

(3)控制系统控制发射机生成多频段超宽带雷达信号，并将该超宽带雷达信号通过发射天线发射至含夹矸特厚煤层中；

(4)多频段超宽带雷达信号经由夹矸层和岩层表面反射后的回波信号到达M-1个接收天线，所述M-1个接收天线在控制系统控制下分别接收不同频段的回波信号；

(5)控制系统对接收的回波信号进行模数转换形成易于处理和成像的数字信号，通过探测数据进行图像处理，采用高频信号识别近处夹矸层，以低频天线识别煤岩界面，依照由近及远的原则，将近场高频信号的反演结果用于远场低频信号的反演约束，实现对顶煤厚度、夹矸层厚度及层数的精准判别，获得含夹矸特厚煤层综放开采中顶煤结构信息；

所述的步骤(3)中，发射天线向含夹矸特厚煤层中发射的多频段超宽带雷达信号的中心频率为50～500MHz；

在步骤(5)中，假设顶煤的厚度为H₁，第i个夹矸层的厚度为H_i，第j个夹矸层的厚度为H_j；发射天线A₁向顶煤层发射多频段超宽带雷达信号，辐射的超宽带雷达信号在岩层表面和夹矸层表面将被反射，反射的雷达回波信号到达接收天线A_i，i＝2,3,...,M-1和A_j，j＝2,3,...,M-1,i≠j的传播时间分别为：

在公式(1)中，L_1i是第i个接收天线到发射天线之间的距离，L_1j是第j个接收天线到发射天线之间的距离，v_c和v_R分别是超宽带雷达信号在煤层和夹矸层的传播速度；

当所有的接收天线测量得到所有的雷达回波信号的到达时间t后，得到的多组求解方程组，然后将近场高频信号的反演结果用于远场低频信号的反演约束，精确的计算出顶煤厚度、夹矸层厚度及层数信息。