[发明专利]一种定向钻孔掘进工作面远距离超前探测方法

说明书

本发明提供一种定向钻孔掘进工作面远距离超前探测方法，属于地球物理勘探技术领域，能在掘进工作面处的长距离(≥500m)定向钻孔中实现钻孔瞬变电磁和钻孔雷达联合探测，有效融合定向钻孔和地球物理探测二者的优势的远距离超前探工作装置，并通过独有算法对数据进行立体成像解释，确保巷道快速掘进和煤矿绿色高效智能开采。

技术领域

本发明属于地球物理勘探技术领域，涉及一种利用掘进工作面定向钻孔为巷道快速掘进提供远距离地质灾害超前探测的工作装置和资料处理解释方法。

背景技术

随着我国煤炭开发逐渐向深部发展，复杂地质构造和隐蔽水害致灾因素对煤矿安全生产影响加重，尤其是在煤矿巷道掘进过程中，面临复杂未知的地质条件，对地质保障技术的先进性与精准性提出更高的要求。煤矿井下巷道掘进工作必须保证安全，快速掘进的实现更是要以安全为前提，并涉及快速成巷，超前探测以及综合控制等技术领域。保障巷道安全快速掘进的超前探测既要精准获取有效地质信息，又要尽量避免对巷道掘进与支护技术装备系统的干扰。

但是目前的超前探测方法距离都在100m以内，掘进工作刚开始就需要停下等待探测工作，存在探测距离与快速掘进速度的失调问题，急需能够一次性超前探测500m以上隐蔽致灾水体和隐伏地质构造的远距离探测方法，保障在一段足够长的时间内掘进可以不受影响连续工作，实现真正的巷道快速掘进和煤矿绿色高效智能开采。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于，提供一种定向钻孔中掘进工作面远距离超前探测方法，解决现有技术中探测距离严重不足，手段单一，不能对隐蔽致灾水体和钻孔径向隐伏构造类型有效的立体成像，从而用以指导巷道快速掘进的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采取如下的技术方案：

一种定向钻孔中掘进工作面远距离超前探测方法，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，作为探测点进行一次钻孔瞬变电磁探测，并记录钻孔瞬变电磁探测数据和对应的钻孔深度，至钻孔底部推进结束；

步骤2，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和对应的钻孔深度，至退出钻孔至钻孔开孔处结束；

步骤3，根据钻孔瞬变电磁探测数据和钻孔雷达探测数据确定隐蔽致灾水体和隐伏构造类型；

步骤3.1，根据钻孔瞬变电磁探测数据确定隐蔽致灾水体；

步骤3.1.1，读取所有钻孔瞬变电磁探测数据和对应的钻孔深度，对钻孔瞬变电磁探测数据中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3.1.2，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水平分量数据的插值窗口；

步骤3.1.3，以每一个水平分量数据对应的探测点为插值窗口中心，采用Hermit插值算法求得每个水平分量数据的插值窗口对应的异常场；

步骤3.1.4，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3.1.5，根据分类标签确定每一个异常场对应的异常曲线的类型：水平分量和垂直分量均为正弦型或反正弦型中的一种；

步骤3.1.6，对步骤3.1.5得到的所有异常曲线按照类型进行组合划分象限，并计算视电阻率值在对应象限中的偏转角度θ，最后由偏转角度θ计算出方位角α：