[发明专利]一种定向钻孔掘进工作面远距离超前探测方法

权利要求书

1.一种定向钻孔掘进工作面远距离超前探测方法，其特征在于，本方法基于钻孔瞬变电磁和钻孔雷达进行≥500m的远距离联合探测，具体步骤包括：

步骤1，从钻孔开孔处开始，每推进单位长度作为一个探测点，在探测点处进行一次钻孔瞬变电磁探测，并记录每个探测点处的钻孔瞬变电磁探测数据，该钻孔瞬变电磁探测数据包括垂直分量数据和水平分量数据，至钻孔底部推进结束；接着从钻孔底部开始，每退出单位长度，进行一次钻孔雷达探测，并记录钻孔雷达探测数据，至退出至钻孔开孔处结束；

步骤2，根据步骤1得到的钻孔瞬变电磁探测数据和钻孔雷达探测数据分别确定隐蔽致灾水体和隐伏构造类型；

步骤2.1，根据钻孔瞬变电磁探测数据确定隐蔽致灾水体；

步骤2.1.1，对钻孔瞬变电磁探测数据中所有探测点的所有垂直分量数据进行全期视电阻率计算，得到横坐标为钻孔深度，纵坐标为钻孔径向探测距离的视电阻率二维剖面图，确定视电阻率二维剖面图中的主要异常范围；

步骤2.1.2，根据视电阻率二维剖面图中的主要异常范围确定钻孔瞬变电磁探测数据中的每个探测点水平分量数据的插值窗口；

步骤2.1.3，以每个水平分量数据对应的探测点为插值窗口中心，采用Hermit插值算法分别求得每个水平分量数据的插值窗口对应的异常场；

步骤2.1.4，通过对所有水平分量数据的插值窗口对应的异常场进行最大、最小特征值提取，对所有水平分量数据进行自动二分类，并添加分类标签；

步骤2.1.5，根据分类标签确定每一个异常场对应的异常曲线及其类型；

步骤2.1.6，根据异常曲线的类型对步骤2.1.5的所有异常曲线划分象限，计算各个异常曲线在各自象限内的方位角α：

a)在第一象限：α＝θ

b)在第二象限：α＝π-θ

c)在第三象限：α＝π+θ

d)在第四象限：α＝2π-θ

其中，θ为偏转角度，

其中，x,y分别代表水平和垂直，为第n个时间道钻孔深度A处水平分量的异常场值，为第n个时间道钻孔深度A处垂直分量的异常场值，n为自然数；

其中，第一象限为水平分量和垂直分量均为反正弦型的异常曲线；第二象限为水平分量和垂直分量分别为正弦型和反正弦型异常曲线；第三象限为水平分量和垂直分量均为正弦型异常曲线；第四象限为水平分量和垂直分量分别为反正弦型和正弦型异常曲线；

步骤2.1.7，由方位角α与对应探测点处的钻孔径向探测距离计算视电阻率值平面坐标：

其中，为第m个探测点第n个时间道视电阻率对应的水平坐标，为第m个测点第n个时间道视电阻率对应的垂直坐标，为第m个测点第n个时间道视电阻率对应的钻孔径向探测距离，m为自然数；

步骤2.1.8，以钻孔深度A为坐标绘制钻孔周围视电阻率立体成像结果图，判断隐蔽致灾水体；

步骤2.2，根据钻孔雷达探测数据确定隐伏构造类型；

步骤2.2.1，利用迭代验证方法对钻孔雷达探测数据进行零时校正后求得钻孔周围地层的相对介电常数；

步骤2.2.2，对钻孔雷达探测数据成像，形成钻孔雷达成像图，根据步骤2.2.1得到的相对介电常数对钻孔雷达成像图纵坐标进行时深转换；

步骤2.2.3，对时深转换后的钻孔雷达成像图，利用蚂蚁追踪算法进行反射波同相轴追踪分析，判断隐伏构造类型。

2.如权利要求1所述定向钻孔中掘进工作面远距离超前探测方法，其特征在于，步骤2.1.4具体包括：

A，对异常场进行标注，标注包括测线号、测点号、测道号；

B，将异常场在插值窗口左右各外扩一个测点，然后将所有异常场从1开始编号，使异常场区间正规化；

C，对区间正规化后的所有异常场进行特征提取，提取出极值对应的正规化点号；

D，以极大值点号为X轴，极小值点号为Y轴，形成特征点；

E，设分类类别为2，随机选择两个k类所对应的类别质心，分别求所有点到这两个质心的距离，并标记每个异常场的类别；

F，根据类别中所有点的坐标平均值重新计算类别质心；

G，重复E-F的步骤，直至质心的位置不再变化为止，此时对所有水平分量数据进行了自动二分类。