[发明专利]一种确定岩巷底板隐伏陷落柱空间形态的探测方法

权利要求书

1.一种确定岩巷底板隐伏陷落柱空间形态的探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：①在胶带大巷底板(1)中间位置布置n个激发点Ⅰ(1.1)，m个检波点Ⅰ(1.2)，激发点Ⅰ(1.1)用来激发地震波，激发点Ⅰ(1.1)发出地震波后到达下伏陷落柱，其反馈的绕射波信号被检波点Ⅰ(1.2)接收，并通过无线网络传给地震主机；

②通过激发点Ⅰ(1.1)激发地震波，检波点Ⅰ(1.2)接收到地震波信号并传至地震主机，由于断陷点a、断陷点b的存在，使得断陷点a、断陷点b处波阻抗较其四周存在显著差异，因此，当激发的地震波遇到下伏陷落柱时，地震主机接收到下伏陷落柱的顶点绕射波信号、断陷点a的绕射波信号和断陷点b的延迟绕射波信号；

③对步骤一②中的顶点绕射波信号进行计算，确定顶点绕射波主能量方向α_x,y(x＝1…n,y＝1…m)，通过α_x,y(x＝1…n,y＝1…m)确定顶点的位置；通过基于广义S变换的极化分析方法对步骤一②中的断陷点a的绕射波信号、断陷点b的延迟绕射波信号进行计算，确定断陷点a的绕射波主能量方向α_x,y,z(x＝1…n,y＝1…m,z＝a)，断陷点b的延迟绕射波主能量方向α_x,y,z(x＝1…n,y＝1…m,z＝b)；通过α_x,y,a(x＝1…n,y＝1…m,z＝a)确定断陷点a的位置，通过α_x,y,b(x＝1…n,y＝1…m,z＝b)确定断陷点b的位置；

步骤二：①在轨道大巷底板(2)的左侧位置布置i个激发点Ⅱ(2.1)，j个检波点Ⅱ(2.2)，激发点Ⅱ(2.1)用来激发地震波，激发点Ⅱ(2.1)发出地震波后到达下伏陷落柱，其反馈的绕射波信号被检波点Ⅱ(2.2)接收，并通过无线网络传给地震主机；

②通过激发点Ⅱ(2.1)激发地震波，检波点Ⅱ(2.2)接收到地震波信号并传给地震主机，地震主机接收到下伏陷落柱的顶点绕射波信号，根据最短时间原理，地震主机能接收到下伏陷落柱断陷点c的绕射波信号；

③对步骤二②中的顶点绕射波信号进行计算，确定顶点绕射波主能量方向α_x,y(x＝1…i,y＝1…j)，通过α_x,y(x＝1…i,y＝1…j)确定顶点的位置；通过基于广义S变换的极化分析方法对步骤二②中的断陷点c的绕射波信号进行计算，确定断陷点c的绕射波主能量方向α_x,y,z(x＝1…i,y＝1…j,z＝c)；通过α_x,y,z(x＝1…i,y＝1…j,z＝c)确定断陷点c的位置；

步骤三：①在回风大巷底板(3)的右位置布置k个激发点Ⅲ(3.1)，h个检波点Ⅲ(3.2)，激发点Ⅲ(3.1)用来激发地震波，激发点Ⅲ(3.1)发出地震波后到达下伏陷落柱，其反馈的绕射波信号被检波点Ⅲ(3.2)接收，并通过无线网络传给地震主机；

②通过激发点Ⅲ(3.1)激发地震波，当地震波到达下伏陷落柱时，地震主机接收到下伏陷落柱的顶点绕射波信号，根据最短时间原理，地震主机能接收到下伏陷落柱断陷点d的绕射波信号；

③对步骤三②中的顶点绕射波信号进行计算，确定顶点绕射波主能量方向α_x,y(x＝1…k,y＝1…h)，通过α_x,y(x＝1…k,y＝1…h)确定顶点的位置；通过基于广义S变换的极化分析方法对步骤三②中的断陷点d的绕射波信号进行计算，确定断陷点d的绕射波主能量方向α_x,y,z(x＝1…k,y＝1…h,z＝d)；通过α_x,y,z(x＝1…k,y＝1…h,z＝d)确定断陷点d的位置；

步骤四：分别在胶带大巷、轨道大巷和回风大巷激发地震波后，地震主机都能接收到陷落柱顶点绕射波信号，取每次接收到的顶点绕射波信号位置的交点，即可确定最终的陷落柱顶点位置；

步骤五：将步骤四确定的陷落柱顶点位置、步骤一③确定的断陷点a与断陷点b的位置、步骤二③确定的断陷点c的位置以及步骤三③确定的断陷点d的位置相连，即能最终确定岩巷底板下隐伏陷落柱的空间形态。

2.根据权利要求1所述的一种确定岩巷底板隐伏陷落柱空间形态的探测方法，其特征在于，步骤一③中断陷点b的延迟绕射波主能量方向的计算过程如下：

步骤一：计算三分量x、y、z绕射波时频谱，得到交叉能量矩阵MS为：

其中，I_xx表示t时刻频率f时的x分量与x分量之间的交叉振幅；

I_xy表示t时刻频率f时的x分量与y分量之间的交叉振幅；

I_xz表示t时刻频率f时的x分量与z分量之间的交叉振幅；

I_yy表示t时刻频率f时的y分量与y分量之间的交叉振幅；

I_yz表示t时刻频率f时的y分量与z分量之间的交叉振幅；

I_zz表示t时刻频率f时的z分量与z分量之间的交叉振幅；

步骤二：对矩阵MS(t,f)进行特征值分析，最大特征值对应的特征向量为V(V_x,V_y,V_z)，则绕射波主能量方向可由公式确定。