[实用新型]一种地层测定模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种地层测定模拟装置。

背景技术

在煤矿开采之前，需要对当地的地层情况进行检测，目前主要采用地质雷达技术，通过天线向地下发射宽频带雷达波，遇到波阻抗分界面就产生反射，通过分析反射信号能量变化达到解释地下目标体的目的。

如果雷达发射的宽频雷达波入射到尺寸较波长小得多的障碍物时，即发生散射现象。雷达波在破碎区域内传播时，破碎区内的小截面将产生大量散射波，而接收天线接收到的是散射波的干涉信号，在散射区域内雷达波处于无源散射状态，每个散射区均有自身散射主频，破碎区域散射主频高于介质连续区域；而雷达波在空腔体内传播时，由于不存在散射和反射，接收到的主要以仪器本身的低频漂移和天线之间的微弱振荡信号为主，频率成份较低。因此针对地下开采破碎区域探测，既可以从反射信号的能量变化角度进行解释（直接解释），也可以从信号在介质传播过程中的频谱变化进行解释（间接解释）。

谱分析方法分为两大类：非参数化方法和参数化方法。非参数化谱分析（如周期图法）又叫经典谱分析，其主要缺陷是频率分辨率低；而参数化谱分析又叫现代谱分析，它具有频率分辨率高的优点。现代谱中的ARMA（自回归-滑动平均模型）谱分析是一种现有的建模方法，即通过对平稳线性信号过程建立模型来估计功率谱密度，能在低信噪比时提取信号特征，用现代谱中的ARMA谱分析破碎区域的响应特征具有更高的分辨率。但在进行ARMA谱分析之前，需要了解各地层对ARMA谱的影响。

因此，为了能够利用高分辨率的ARMA谱分析技术进行地质测定，有必要提供一种地质测定的模拟装置。

实用新型内容

本实用新型的内容是提供一种地层测定模拟装置，方便利用ARMA谱分析方法，提高地层测定的精度。

为实现上述目的，本实用新型采取了如下的技术方案：

本实用新型的地层测定模拟装置包括原地层、空洞松散回填层、碎石回填层和干燥锯末层。所述原地层为正常地层中的一块长方体形区域，在所述原地层右上部设有长方体形缺口，在所述缺口底端设有干燥锯末层，在所述缺口中的所述干燥锯末层上方设有所述空洞松散回填层和所述碎石回填层，所述空洞松散回填层和所述碎石回填层并排将所述缺口填满。所述空洞松散回填层的材料为松散土，所述碎石回填层的材料为碎石。所述原地层、空洞松散回填层、碎石回填层和干燥锯末层分别模拟正常地层、空洞松散区、地下岩层破碎区和地下水，通过各地质层在雷达波反射后对ARMA谱的影响，判断出雷达波所测定的地层的地质情况。

优选地，所述空洞松散回填层、碎石回填层和干燥锯末层均为长方体，以便于更为准确地分析各不同地层对ARMA谱的影响情况。

优选地，所述空洞松散回填层的宽度为0.8m-1.2m，进一步优选为1.0m；所述碎石回填层宽度为1.0m-1.4m，进一步优选为1.2m；所述空洞松散回填层和所述碎石回填层的厚度为1.5m-2.5m，进一步优选为2.0m；所述干燥锯末层厚度为10cm-30cm，进一步优选为20cm。

由于模拟反射装置模拟了待开采区域的各种地层情况，经过分析可得出各地层对ARMA谱密度的影响，从而在用地质雷达对待开采区域进行地质观测时，能够更加准确地判断出地层分布情况。

附图说明

图1为本实用新型的纵向剖面视图。

具体实施方式

在待开采区域的地层一般包括正常地层、破碎带和塌陷松散区，为模拟这三种地层对雷达波的ARMA谱密度的影响，设计出了如图1所示的地层测定模拟装置2。地层测定模拟装置2包括原地层21、空洞松散回填层22、碎石回填层23和干燥锯末层24，分别模拟正常地层、空洞松散区、地下岩层破碎区和地下水。原地层21为待观测区域的正常地层中的一个长方体区，在原地层21的右上部设有一长方体形缺口，在所述缺口底端铺设干燥锯末层24，在所述缺口的干燥锯末层24上方，长方体形的空洞松散回填层22和碎石回填层23并排将所述缺口填满。