[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

权利要求书

1.一种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；其特征在于步骤如下：

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顶底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。

2.根据权利要求1所述的一种基于探地雷达和地震透射槽波的煤厚预测方法，其特征在于，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。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于探地雷达和地震透射槽波的煤厚预测方法，其特征在于，所述探地雷达天线频率有GC1500MHZ、GC900HF、GC270HF、GC100HF四种频率可供选择，可根据实测煤厚需要选择天线频率，煤厚测量范围为0.03～15m。

4.根据权利要求1所述的一种基于探地雷达和地震透射槽波的煤厚预测方法，其特征在于，所述移动平台上安装有激光扫描设备与测距轮，激光扫描设备用于实时扫描记录巷道高度信息；测距轮通过专用电缆与探地雷达主机相连，将探地雷达实时测量的顶底煤岩分界面信息与移动平台对应的行进距离联系起来，形成一个二维巷道图，用以与煤矿钻孔地图进行对照。

5.根据权利要求1所述的一种基于探地雷达和地震透射槽波的煤厚预测方法，其特征在于：所测工作面煤的介电常数可通过钻孔地图的钻孔煤厚信息和探地雷达所测煤岩分界面信息进行校正：

式中：∈_r1为探地雷达主机初始设置的介电常数；t为电磁波在煤层中的单程走时；d₁为探地雷达初始设置下测得的煤厚；∈_r2为校正后的介电常数；d₂为钻孔地图已知的煤厚；c为电磁波在真空中的传播速度。

6.根据权利要求1所述的一种基于探地雷达和地震透射槽波的煤厚预测方法，其特征在于，所设炮孔间距10m，检波器孔间距10m，炮孔与检波孔垂直于煤壁，炮孔和检波孔布置在煤层中部位置，炮孔与检波器孔的连线覆盖整个待测工作面，从而提高层析成像精度，为提高透射槽波对煤厚预测的准确性，需要再进行一次测量，测量前将炮孔和检波器孔互换位置再次进行引爆炸药并采集振动信息。

7.根据权利要求1所述的一种基于探地雷达和地震透射槽波的煤厚预测方法，其特征在于，所述预处理包括将采集站的数据导出并进行格式转换、对信号进行滤波处理、剔除所收集信号中的无效道、建立观测系统，预处理后的地震信号信噪比提高，远道信号干扰被消除。