一種煤礦采空區的識別方法和識別裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及地質勘測領域，具體涉及一種煤礦采空區的識別方法和識別裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著我國國民經濟的快速發展，對資源的需求急劇增加。隨著煤炭資源的大規模 開采，造成了大量的采空區。在20世紀80年代，很多煤礦都采用較為落后的房柱式或殘柱 式炮采采煤方法，小煤礦星羅棋布而且礦井開挖無圖紙、無設計、無記錄，對小煤礦開采遺 留下來的采空區的范圍都沒有詳細的記錄。煤礦開采所形成的采空區不僅造成了當地地質 環境的惡化、地面塌陷、居民房屋傾斜裂縫、耕地破壞、地面積水和生態環境嚴重惡化等災 害，而且危害到人民的生命財產安全、影響了煤礦的安全生產，制約了礦區的經濟發展。所 以探測煤礦開采過程中形成的采空區以及小煤窯的精確位置具有重要的現實意義。
[0003] 隨著我國煤礦的多年開采，煤炭企業的開采強度逐年增大。某些礦區的煤層較厚 或存在多層煤層，這就需要在已開采煤層之下再進行分層開采，從而形成了多層復雜采空 區，給工程建設帶來了極大的安全隱患。
[0004] 目前，對單層采空區的探測往往根據視電阻率進行識別，在采空區存在位置會出 現比較明顯的電阻率異常區域；而對于多層采空區，采空區的電阻率異常會疊加在一起，影 響識別的準確性，從而使得對多層采空區的探測識別不準確。
【發明內容】
[0005] 本發明提供一種煤礦采空區的識別方法和識別裝置，其目的是解決現有技術中利 用視電阻率識別多層采空區所導致的識別不準確的問題。
[0006] 為了實現上述發明目的，本發明采取的技術方案如下：
[0007] -種煤礦采空區的識別方法，所述識別方法包括：在待測區域地面設置至少一個 實測點；利用瞬變電磁測深法獲得所述至少一個實測點中每個實測點的實測衰減曲線；計 算每個實測衰減曲線分別與每個標準衰減曲線之間的誤差；以及針對每個實測點，在該實 測點的實測衰減曲線與各標準衰減曲線之間的誤差中選擇最小誤差，并將與所述最小誤差 對應的標準衰減曲線所關聯的采空區類型確定為該實測點對應的采空區類型，以獲得所述 待測區域的識別結果。
[0008] 優選地，所述計算每個所述實測衰減曲線分別與每個標準衰減曲線之間的誤差的 步驟包括：計算每個所述實測衰減曲線分別與預定的第一標準衰減曲線之間的第一誤差、 每個所述實測衰減曲線分別與預定的第二標準衰減曲線之間的第二誤差、以及每個所述實 測衰減曲線分別與預定的第三標準衰減曲線之間的第三誤差；其中，所述第一標準衰減曲 線關聯于無采空區類型，所述第二標準衰減曲線關聯于僅具有一層采空區的類型，而所述 第三標準衰減曲線關聯于具有多層采空區的類型。
[0009] 優選地，所述識別方法還包括：針對已知采空區類型的每種類型的預定區域，在該 預定區域地面預先設置至少一個預測點，利用瞬變電磁測深法獲得該預定區域所述至少一 個預測點各自的預測衰減曲線，以根據所述至少一個預測點各自的預測衰減曲線獲得該預 定區域的標準衰減曲線；其中，所述預定區域的類型包括沒有采空區的礦區區域、只有一層 采空區的礦區區域以及具有多層采空區的礦區區域；當所述預定區域是沒有采空區的礦區 區域時，該預定區域的標準衰減曲線即所述第一標準衰減曲線；當所述預定區域是只有一 層采空區的礦區區域時，該預定區域的標準衰減曲線即所述第二標準衰減曲線；而當所述 預定區域是具有多層采空區的礦區區域時，該預定區域的標準衰減曲線即所述第三標準衰 減曲線。
[0010] 針對已知采空區類型的每個預定區域，當該預定區域地面設置的所述至少一個預 測點的數量為1時，所得的該預測點的預測衰減曲線即為該預定區域的標準衰減曲線。
[0011] 優選地，針對已知采空區類型的每個預定區域：當在該預定區域地面設置的所述 至少一個預測點的數量大于或等于2時，對所述至少一個預測點的預測衰減曲線求平均以 得到該預定區域的標準衰減曲線。
[0012] 優選地，所述計算每個實測衰減曲線分別與每個標準衰減曲線之間的誤差的步驟 包括：針對每個實測點的實測衰減曲線，根據下式計算該實測衰減曲線與每個標準衰減曲 線之間的誤差
【主權項】
1. 一種煤礦采空區的識別方法，其特征在于，所述識別方法包括： 在待測區域地面設置至少一個實測點； 利用瞬變電磁測深法獲得所述至少一個實測點中每個實測點的實測衰減曲線； 計算每個實測衰減曲線分別與每個標準衰減曲線之間的誤差；以及： 針對每個實測點，在該實測點的實測衰減曲線與各標準衰減曲線之間的誤差中選擇最 小誤差，并將與所述最小誤差對應的標準衰減曲線所關聯的采空區類型確定為該實測點對 應的采空區類型，以獲得所述待測區域的識別結果。
2. 根據權利要求1所述的識別方法，其特征在于，所述計算每個所述實測衰減曲線分 別與每個標準衰減曲線之間的誤差的步驟包括： 計算每個所述實測衰減曲線分別與預定的第一標準衰減曲線之間的第一誤差、每個所 述實測衰減曲線分別與預定的第二標準衰減曲線之間的第二誤差、以及每個所述實測衰減 曲線分別與預定的第三標準衰減曲線之間的第三誤差；其中，所述第一標準衰減曲線關聯 于無采空區類型，所述第二標準衰減曲線關聯于僅具有一層采空區的類型，而所述第三標 準衰減曲線關聯于具有多層采空區的類型。
3. 根據權利要求1所述的識別方法，其特征在于，所述識別方法還包括： 針對已知采空區類型的每種類型的預定區域， 在該預定區域地面預先設置至少一個預測點，利用瞬變電磁測深法獲得該預定區域所 述至少一個預測點各自的預測衰減曲線，以根據所述至少一個預測點各自的預測衰減曲線 獲得該預定區域的標準衰減曲線； 其中，所述預定區域的類型包括沒有采空區的礦區區域、只有一層采空區的礦區區域 以及具有多層采空區的礦區區域；當所述預定區域是沒有采空區的礦區區域時，該預定區 域的標準衰減曲線即所述第一標準衰減曲線；當所述預定區域是只有一層采空區的礦區區 域時，該預定區域的標準衰減曲線即所述第二標準衰減曲線；而當所述預定區域是具有多 層采空區的礦區區域時，該預定區域的標準衰減曲線即所述第三標準衰減曲線。
4. 根據權利要求3所述的識別方法，其特征在于，針對已知采空區類型的每個預定區 域：當在該預定區域地面設置的所述至少一個預測點的數量大于或等于2時，對所述至少 一個預測點的預測衰減曲線求平均以得到該預定區域的標準衰減曲線。
5. 根據權利要求1-4中任一項所述的識別方法，其特征在于，所述計算每個實測衰減 曲線分別與每個標準衰減曲線之間的誤差的步驟包括： 針對每個實測點的實測衰減曲線，根據下式計算該實測衰減曲線與每個標準衰減曲線
之間的誤差 其中，下標i代表第i個時間道，Nt表示時間道的 ， 總數，〇 m表示該實測點的實測衰減曲線與第m個標準衰減曲線之間的相對誤差，V &表示該 實測點的實測衰減曲線的第i道數據，Vmi表示第m個標準衰減曲線的第i道數據。
6. 根據權利要求1-4中任一項所述的識別方法，其特征在于，所述多層采空區為兩層 采空區。
7. -種煤礦采空區的識別裝置，其特征在于，所述識別裝置包括： 瞬變電磁測深單元，其用于利用瞬變電磁測深法獲得待測區域地面上至少一個實測點 中每個實測點的實測衰減曲線； 計算單元，其用于計算每個實測衰減曲線分別與每個標準衰減曲線之間的誤差； 結果識別單元，其用于針對每個實測點，在該實測點的實測衰減曲線與各標準衰減曲 線之間的誤差中選擇最小誤差，并將與所述最小誤差對應的標準衰減曲線所關聯的采空區 類型確定為該實測點對應的采空區類型，以獲得所述待測區域的識別結果。
8. 根據權利要求7所述的識別裝置，其特征在于，所述計算單元用于： 計算每個所述實測衰減曲線分別與預定的第一標準衰減曲線之間的第一誤差、每個所 述實測衰減曲線分別與預定的第二標準衰減曲線之間的第二誤差、以及每個所述實測衰減 曲線分別與預定的第三標準衰減曲線之間的第三誤差；其中，所述第一標準衰減曲線關聯 于無采空區類型，所述第二標準衰減曲線關聯于僅具有一層采空區的類型，而所述第三標 準衰減曲線關聯于具有多層采空區的類型。
9. 根據權利要求7所述的識別裝置，其特征在于： 針對已知采空區類型的每種類型的預定區域，所述瞬變電磁測深單元利用瞬變電磁測 深法獲得該預定區域地面上預先設置的至少一個預測點各自的預測衰減曲線，以根據所述 至少一個預測點各自的預測衰減曲線獲得該預定區域的標準衰減曲線； 其中，所述預定區域的類型包括沒有采空區的礦區區域、只有一層采空區的礦區區域 以及具有多層采空區的礦區區域；當所述預定區域是沒有采空區的礦區區域時，該預定區 域的標準衰減曲線即所述第一標準衰減曲線；當所述預定區域是只有一層采空區的礦區區 域時，該預定區域的標準衰減曲線即所述第二標準衰減曲線；而當所述預定區域是具有多 層采空區的礦區區域時，該預定區域的標準衰減曲線即所述第三標準衰減曲線。
10. 根據權利要求9所述的識別裝置，其特征在于，針對已知采空區類型的每個預定區 域，當所述至少一個預測點的數量大于或等于2時，所述瞬變電磁測深單元對所述至少一 個預測點的預測衰減曲線求平均以得到該預定區域的標準衰減曲線。
11. 根據權利要求7-10中任一項所述的識別裝置，其特征在于，所述計算單元用于： 針對每個實測點的實測衰減曲線，根據下式計算該實測衰減曲線與每個標準衰減曲線 之間的誤差
其中，下標i代表第i個時間道，乂表示時間道的總 數，σπ表示該實測點的實測衰減曲線與第m個標準衰減曲線之間的相對誤差，^^表示該實 測點的實測衰減曲線的第i道數據，Vmi表示第m個標準衰減曲線的第i道數據。
12. 根據權利要求7-10中任一項所述的識別裝置，其特征在于，所述多層采空區為兩 層采空區。
【專利摘要】本申請涉及一種煤礦采空區的識別方法和識別裝置，識別方法包括：在待測區域地面設置至少一個實測點；利用瞬變電磁測深法獲得至少一個實測點中每個實測點的實測衰減曲線；計算每個實測衰減曲線分別與每個標準衰減曲線之間的誤差；針對每個實測點，在該實測點的實測衰減曲線與各標準衰減曲線之間的誤差中選擇最小誤差，并將與最小誤差對應的標準衰減曲線所關聯的采空區類型確定為該實測點對應的采空區類型，以獲得待測區域的識別結果。識別裝置能夠執行與識別方法相同的處理。本發明的識別方法和識別裝置，能夠準確識別待測區域的采空區類型，不僅適用于單層采空區的探測，還適用于無采空區、多層采空區的探測。
【IPC分類】G01V3-08
【公開號】CN104749641
【申請號】CN201510166546
【發明人】薛國強, 閆述, 邱衛忠, 鐘華森, 侯東洋
【申請人】中國科學院地質與地球物理研究所
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月9日