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第十四章煤矿地质信息技术
第一节矿井物探
第二节数学地质
第三节遥感地质
第十四章煤矿地质信息技术
随着近年来地质信息技术的应用,在煤矿地质研究中,丰富了手段,提高了精度和可靠性。为煤矿安全生产提供了保障。
第一节矿井物探
矿井物探方法主要有坑透法、槽波地震、电透视、高密度测深等。
一、坑道无线电波透视法
(一)原理
坑道无线电波透视法是一种地下电磁波法,利用煤岩层电性的差异,老判断工作面内部地质异常体的存在。
电阻率低的煤岩层对电磁波有强烈的吸收作用,在接收处形成一个讯号低质区,交换接收机和发射机的位置,圈定讯号低值区(阴影区)的位置,即煤岩层异常区。
(二)应用
坑道无线电波透视法可用于探测陷落柱、岩浆岩侵入体、断
层、煤厚变化等多种地质问题。
1、定点法:固定发射机,接收机在不同部位接收讯号。
2、同步法:发射机、接收机分别在运输巷、回风巷同步运动。
两种方法各有优、缺点。
在煤矿生产过程中,坑道无线电波透视法取得了良好的效果,解
决了许多实际问题,为煤矿企业带来了显著的经济效益。
坑道无线电波透视法的发展:坑透仪向着大透距、智能化、CT
成套技术的方向发展。电透视就是在坑道无线电波透视仪的基础上
发展起来的。
二、槽波地震法
煤层与围岩相比,其密度要小得多,所以,地震波的传播速度在
煤层中较低,形成一个明显的低速槽。
在煤层中激发的地震波,一部分在顶底界面上不断出现全反射,
煤层顶、底板是平行的,全反射就在顶底板界面间多次反复进行,
从而形成一个沿煤层向远方传播的特殊波--槽波。
槽波不同界面时,发生波的反射和透射,利用槽波的这种变化,
确定分界面的位置及规模--槽波法的原理。
槽波法的分类:
1、透射波法
在同一煤层的两条巷道中,分别激发和接收槽波。根据槽波的
强弱及速度变化,确定两条巷道间有无构造异常存在。
透射距离可达1000m,准确率80%以上。
2、反射波法
在同一条巷道中,布置激发点和接收点,槽波遇到分界面时,
根据槽波反射信号的速度和时间,确定界面的位置。
特点:可超前探测。
探测距离可达400m,准确率63%以上。
实际工作中,上述两种方法综合运用,效果更佳。
三、地质雷达
定向发射的高频电磁波,在传播过程中遇到界面时,将发生反
射,根据接收到的反射波到达的时间及传播速度,确定地质体的位
置,根据反射波的特性,进行目标识别。
地质雷达是超前探测的有效工具,探测距离40m。即可垂直探
测,也可水平探测。精度高,目标分辨率>。
在井下可用于探测断层、陷落柱、岩浆侵入体。
四、其它物探方法
1、瑞利波探测法
属于一种浅层地质勘探,其理论解译有待进一步加强。
2、电磁场频率测深法
属于交流电法勘探。
还有高分辨率地震勘探、高密度测深勘探等方法。
第二节数学地质
数学地质是地质学与数学间的边缘性学科,用数学方法研究
地质问题,解决地质问题。
一、多元统计分析
以大量随机为研究对象的数学方法。
研究程序:收集、整理地质数据选择数学模型计算
机处理整理结果地质解译
多元统计方法较多,如(1)地质属性的分析和综合:回归分
析、聚类分析、因子分析;(2)地质特征的空间分布:趋势面
分析、单位向量场分析;(3)地质变量的时间变化:概型分析、
时间序列分析;(4)地质变量的空间相关:用于矿石品位及矿床
储量的一种统计分析方法。
二、煤矿常用的多元统计分析方法
(一)回归分析
若要处理两个变量X、Y之间的关系用一元线性回归分析,其
数学模型:Y=β0 +β1 X (β0、β1 —常数)
给定一组实测数据,用最小二乘法求解β0、β1 的值。
得到一元线性回归方程: Ŷ =a+bX
每组实测的数据(Xi、Yi),均可由上式确定一个回归值Ŷ ,
Yi 、Ŷ的离差平方和Q(a,b)=Σ(yi-ŷi)2 反映了全部观测值与
回归直线的偏离程度。
回归方程确定以后,要进行检验,看是否具有实际意义。
在实际问题中,因变量y往往与多个自变量有关,可利用多元
回归分析,但计算过程要复杂。
(二)趋势面分析
利用趋势面分析,可以将区域性的变化规律与局部变化分开,
有利于问题的研究和解决。
例如:利用趋势面分析地质构造:
每一个见煤点(钻孔、巷道)有一组煤层标高Z、平面坐标
(x、y),构成一组空间数据(xi、yi、zi),其趋势面方程:
Ž=a0+a1x+a2y
用最小二乘原理,求出a0、a1、a2,从而确定趋势面方程。
上式为二维一次方程,还可以求二次、三次、四次….趋势面
方程。方程要进行检验。
用趋势面图分析全井田或矿区的煤层赋存状况、标高等,用
偏差图解释局部异常(往往是构造发育部位)。
一般情况下,趋势面方程次数越高,与实际拟合越好