[发明专利]一种基于探地雷达和地震透射槽波的煤厚预测方法

说明书

本发明公开了一种基于探地雷达和地震透射槽波的煤厚预测方法，适用于煤矿井下使用。利用探地雷达系统测得巷道顶底煤岩分界面信息，利用测距轮测得探地雷达系统行进距离，将煤岩分界面信息与钻孔地图结合，对煤的介电常数进行校正；使用校正后的介电常数计算出巷道各处顶底煤厚，再加上激光扫描设备扫描出的巷道高度可得到巷道各处总体煤厚；使用透射槽波测得工作面地震信息，预处理后优选频率对槽波群速度进行层析成像，对巷道处槽波群速度和巷道处煤厚进行多项式拟合，根据拟合出的群速度‑煤厚关系对工作面各处煤厚进行预测。其提高了煤厚预测的准确性，为采煤机截割轨迹规划提供了参考，提高了工作面回采率。

技术领域

本发明涉及一种煤厚预测领域，尤其适用于煤矿井下使用的一种基于探地雷达和地震透射槽波的煤厚预测方法。

背景技术

煤炭是我国的主体能源，煤矿无人化开采是国际煤炭开采领域共同追求的前沿技术，是减少人员伤亡、保障安全生产的重要手段也是我国煤矿实现安全、高效、绿色开采的有效途径。

煤厚准确预测是实现煤炭无人化开采必须解决的问题。目前，煤厚预测主要采用以下三种方法：第一种是以地面钻孔资料为约束条件，三维地震剖面进行横向控制的方法，例如一种利用经验模态分解和支持向量机定量预测煤厚的方法，该方法对测区的钻孔密度要求较高，同时预测精度受三维地震数据的质量影响较大。第二种是利用地震波振幅等参数预测煤厚，例如基于地震属性的煤层厚度分析方法，该方法受地震数据信噪比和保真度影响较大，具有多解性，一般只能预测煤厚变化趋势，难以对煤厚准确预测。第三种为槽波勘探，例如一种基于透射槽波频散曲线反演的煤厚定量预测方法，利用槽波直接携带煤层信息的特点，将透射槽波与钻孔资料结合对煤厚进行预测，但是由于钻孔数量有限，无法高精度预测煤厚。因此我们需要这样一种方法来提高预测精度。

发明内容

针对上述技术的不足之处，提供一种高精度，受钻探数据数量影响小的基于探地雷达和地震透射槽波的煤厚预测方法。

为实现上述技术目的，本发明的基于探地雷达和地震透射槽波的煤厚预测方法，使用探地雷达系统和激光扫描设备，并将探地雷达系统设置在移动平台上，在移动平台的轮子上设置测距轮，探地雷达天线分别设置在移动平台的顶部和底部用以实时测量顶底煤岩分界面信息，激光扫描设备设置在移动平台顶部，用以扫描出巷道高度；其步骤如下：

步骤a、利用移动平台搭载探地雷达系统和激光扫描设备沿巷道测量巷道顶底煤岩分界面信息和巷道高度；

步骤b、根据已知深度法结合钻孔地图上的钻孔处煤厚信息和探地雷达所测顶底煤岩分界面信息校正煤的介电常数；

步骤c、使用探地雷达配套分析软件IDSP7根据巷道顶底煤岩分界面信息和校正后的介电常数计算出整条巷道的顶底煤厚信息；

步骤d、将巷道顶底煤厚与巷道高度相加，得到整条巷道各处的总煤厚信息，利用巷道各处总煤厚信息计算巷道煤厚平均值；

步骤e、在工作面一侧的整条巷道中间隔布置多个炮孔，在另一侧的的整条巷道中间隔布置多个检波孔，在每个炮孔中放置炸药，在每个检波孔中放置检波器，所有检波器通过线路与采集站连接；开启所有检波器进入工作状态，从巷道一端逐个引爆炮点中的炸药，全部检波器采集振动信息；

步骤f、对检波器采集到的振动信息进行预处理，然后使用地震分析软件SCT拾取槽波初至信号，选用对煤厚平均值分辨率最高的频率对群速度进行层析成像，得出工作面及工作面两侧巷道各处槽波群速度；

步骤g、将上述计算得出的巷道各处煤厚和对应的巷道处槽波群速度进行多项式拟合；

步骤h、根据拟合出的多项式得到的煤厚-群速度关系，结合层析成像得出的工作面各处槽波群速度计算出工作面各处煤厚。

所述探地雷达系统型号为LTD-2600，包括天线、主机、连接电缆；天线被安装在移动平台的顶部和底部，通过连接电缆与主机相连，分别测量顶底煤厚信息，并记录存储。