一種煤層埋藏深度的探測方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及地質與地球物理領域，尤其涉及一種煤層埋藏深度的探測方法和裝 置。
【背景技術】
[0002] 在煤田應用領域，確定煤層埋藏深度的地球物理方法研宄十分有意義。電法勘探 的探測深度一直是地球物理勘探的重要研宄內容之一。因為無論是施工設計還是資料解 釋，都需要預先確定所用的方法、裝置和儀器等能否達到目的層，以完成地質任務；對于野 外作業中觀測到的不同極距、不同頻率、不同采樣時間的數據，需要確定它們包含了哪一深 度范圍內的地質信息，以便給出正確的解釋結果。由于對深度的估算如此重要，故在電法和 電磁法勘探方法的發展過程中，都伴隨著對探測深度的研宄。
[0003] 電磁頻率測深法是采用可以控制的人工場源的一種電磁勘探方法，通過改變供電 和接收信號頻率來達到測深的目的，其中最常用的是把場源（可以改變頻率的發送機）產 生的交變電流通過一定長度的導線連接到兩個接地的電極上，將交變電流供入大地，通常 稱為水平電偶極子。有時也將交變電流通過不接地的水平線圈作為場源，通常稱為垂直磁 偶極子。
[0004] 電磁頻率測深法具有工作效率高、勘探深度大、分辨能力好、裝置靈活，施工方便 參數多，受地形影響小，穿透高阻層能力強等優點。
[0005] 根據電磁場理論，當場源建立后，電磁場分布在地下的任何一個深度范圍內。為了 方便起見，往往需要定義電磁場深度。以人工源電磁頻率測深方法為例，利用電磁波在大地 介質中傳播的"趨膚深度"來確定探測深度，所述"趨膚深度"表示地層中有交流電或者交 變電磁場傳播時，地層中的電流能量衰減到起始能量的1時，電磁波到達的深度。 />
[0006] 趨膚深度計算公式為：
[0007] 式中：s :趨膚深度，P 1:地層電阻率，f :工作頻率。
[0008] 從上式中可知：穿透深度（即趨膚深度）取決于兩個參數：地層電阻率和所使用 的電磁信號頻率。如果視電阻率值發生嚴重失真或畸變，按上式計算的穿透深度的可靠性 大大降低。
[0009] 例如，當受表層電阻率的不均勻性造成的靜態效應影響時，會造成相鄰測點視電 阻率曲線的整體上下平行移動（如圖1所示），縱坐標上看，視電阻率值的大小發生變化。 由于地表不均勻的原因，導致相鄰測點的視電阻率值變化很大。曲線整體上移，會使計算的 深度偏大，相反，曲線整體下移，會使計算的深度偏小。如果直接按照受靜態效應影響的實 測的視電阻率計算煤層的埋藏深度，會帶來很大的誤差，嚴重影響了地質解釋的可靠性。。
[0010] 另外，在實際工作中，穿透深度往往還要受到來自儀器本身和外部的電磁噪聲以 及地質背景噪聲的干擾，這直接影響了觀測數據的質量及反演解釋計算的順利進行。
【發明內容】
[0011] 本發明為了克服表層電阻率不均勻性造成的靜態效應影響，使得相鄰測點視電阻 率曲線的平移，造成無法計算煤層的埋藏深度的罔題，提出一種煤層埋藏深度的探測方法 和裝置。
[0012] 為了解決上述技術問題，本發明提供了一種煤層埋藏深度的探測方法，包括：
[0013] 獲得待評估探測點隨探測頻率變化的測深視電阻率曲線；
[0014] 確定所述測深視電阻率曲線上視電阻率最小值所對應的特征觀測頻率；
[0015] 將所述探測點的特征觀測頻率與測區的煤層底板埋藏深度的計算系數量板類比， 確定所述探測點的煤層埋藏深度值。
[0016] 進一步地，獲得所述測區的煤層底板埋藏深度的計算系數量板包括：
[0017] 建立預先設置的多個鉆孔的煤層埋藏深度與對應的測深視電阻率曲線的特征觀 測頻率之間的對應關系；
[0018] 獲得每個所述鉆孔煤層底板埋藏深度的計算系數；
[0019] 根據每個所述鉆孔的特征觀測頻率和對應的計算系數確定計算系數曲線；
[0020] 將所述計算系數曲線作為煤層底板埋藏深度的計算系數量板。
[0021] 進一步地，將所述探測點的特征觀測頻率與測區的煤層底板埋藏深度的計算系數 量板類比，確定所述探測點的煤層埋藏深度值包括：
[0022] 根據所述煤層底板埋藏深度的計算系數量板確定所述探測點的特征觀測頻率所 對應的計算系數；
[0023] 將所述特征觀測頻率對應的特征周期參數乘以對應的計算系數，獲得所述探測點 的煤層埋藏深度值。
[0024] 進一步地，所述獲得每個所述鉆孔煤層底板埋藏深度的計算系數包括：
[0025] 將每個所述鉆孔煤層所述鉆孔的電磁頻率測深曲線的特征周期參數除以埋藏深 度，獲得每個所述鉆孔煤層底板埋藏深度的計算系數。
[0026] 進一步地，根據每個所述特征觀測頻率和對應的計算系數確定計算系數曲線包 括：
[0027] 將每個所述特征觀測頻率轉換成對應的特征點周期；
[0028] 將每個所述特征點周期數據開平方，獲得特征周期參數；
[0029] 將所述特征周期參數作為橫坐標，對應的計算系數作為縱坐標，獲得對應的計算 系數曲線。
[0030] 本發明還提供一種煤層埋藏深度的探測裝置，包括：
[0031] 測深模塊，用于獲得待評估探測點隨探測頻率變化的測深視電阻率曲線；
[0032] 確定模塊，用于確定所述測深視電阻率曲線上視電阻率最小值所對應的特征觀測 頻率；
[0033] 類比模塊，用于將所述探測點的特征觀測頻率與測區的煤層底板埋藏深度的計算 系數量板類比，確定所述探測點的煤層埋藏深度值。
[0034] 優選地，類比模塊中所述測區的煤層底板埋藏深度的計算系數量板包括：
[0035] 對應單元，用于建立預先設置的多個鉆孔的煤層埋藏深度與對應的測深視電阻率 曲線的特征觀測頻率之間的對應關系；
[0036] 系數單元，用于獲得每個所述鉆孔煤層底板埋藏深度的計算系數；
[0037] 曲線單元，用于根據每個所述鉆孔的特征觀測頻率和對應的計算系數確定計算系 數曲線；
[0038] 量板單元，用于將所述計算系數曲線作為煤層底板埋藏深度的計算系數量板。
[0039] 優選地，類比模塊包括：
[0040] 查找單元，用于根據所述煤層底板埋藏深度的計算系數量板確定所述探測點的特 征觀測頻率所對應的計算系數；
[0041] 乘法單元，用于將所述特征觀測頻率對應的特征周期參數乘以對應的計算系數， 獲得所述探測點的煤層埋藏深度值。
[0042] 優選地，所述系數單元具體用于：
[0043] 將每個所述鉆孔煤層所述鉆孔的電磁頻率測深曲線的特征周期參數除以埋藏深 度，獲得每個所述鉆孔煤層底板埋藏深度的計算系數。
[0044] 優選地，所述曲線單元具體用于：
[0045] 將每個所述特征觀測頻率轉換成對應的特征點周期；
[0046] 將每個所述特征點周期數據開平方，獲得特征周期參數；
[0047] 將所述特征周期參數作為橫坐標，對應的計算系數作為縱坐標，獲得對應的計算 系數曲線。
[0048] 與現有技術相比，本發明的方法和裝置，通過地球物理電磁探測的方式，定量計算 煤層埋藏深度，通過鉆孔上方測深曲線的特征周期參數，確定鉆孔煤層底板埋藏深度的計 算系數和測區的煤層埋藏深度的計算系數量板，計算測區任意測點的煤層埋藏深度。避免 了由于相鄰測點視電阻率曲線的平移帶來的誤差，提高了地質解釋的可靠性。
【附圖說明】
[0049] 圖1為現有技術相鄰測點表層電阻率的靜態效應平移影響圖；
[0050] 圖2為本發明實施例的一種煤層埋藏深度的探測方法的流程圖；
[0051] 圖3為本發明實施例的一種煤層埋藏深度的探測裝置的結構示意圖；
[0052] 圖4為本發明實施例一的鉆孔上方所測量的視電阻率值隨頻率號變化的曲線圖；
[0053] 圖5為本發明實施例一的測區的煤層埋藏深度的計算系數量板圖；
[0054] 圖6為本發明實施例一的測區的任意探測點測深視電阻率曲線圖。
【具體實施方式】
[0055] 為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下文中將結合附圖對本發明 的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中 的特征可以相互任意組合。
[0056] 在圖1中，由于地表不均勻性影響，雖然相鄰測點的兩線發生上下平行移動，但 是，可明顯看出，從橫坐標水平方向看，兩個曲線的極小值、極大值、拐點等特征點與頻率大 小的對應關系沒有改變。如果把鉆探成果中所記錄的煤層的埋藏深度與測深曲線中的極小 點對應的頻率結合起來，尋找兩者之間的關系式，則可以更可靠地預測煤層的埋藏深度。
[0057] 如圖2所示，本發明實施例依據上述原理，提供一種煤層埋藏深度的探測方法，包 括：
[0058] A、獲得待評估探測點隨探測頻率變化的測深視電阻率曲線；
[0059] B、確定所述測深視電阻率曲線上視電阻率最小值所對應的特征觀測頻率；
[0060] C、將所述探測點的特征觀測頻率與測區的煤層底板埋藏深度的計算系數量板類 比，確定所述探測點的煤層埋藏深度值。
[0061] 其中，步驟C中獲得所述測區的煤層底板埋藏深度的計算系數量板包括：
[0062] 建立預先設置的多個鉆孔的煤層埋藏深度與對應的測深視電阻率曲線的特征觀 測頻率之間的對應關系；
[0063] 獲得每個所述鉆孔煤層底板埋藏深度的計算系數；
[0064] 根據每個所述鉆孔的特征觀測頻率和對應的計算系數確定計算系數曲線；
[0065] 將所述計算系數曲線作為煤層底板埋藏深度的計算系數量板。
[0066] 首先，獲取鉆孔上方測深曲線的特征周期參數：在測區內的預先設置的鉆孔位置 的上方進行電磁頻率測深，獲得每個鉆孔位置上方的測深視電阻率隨探測頻率變化的測深 視電阻率曲線，并確定測深曲線中的視電阻率極小值對應的特征觀測頻率及特征周期參 數。
[0067] 然后，獲得各鉆孔煤層底板埋藏深度的計算系數：用某一個鉆孔上方的電磁頻率 測深視電阻率曲線的特征周期參數除以該鉆孔位置的煤層埋藏深度，得到由該鉆孔資料確 定的煤層底板埋藏深度的計算系數；依次類推，獲得各鉆孔煤層埋藏深度的計算系數。
[0068] 最后，獲得整個測區的煤層底板埋藏深度的計算系數量板：以計算系數為縱坐標， 以特征周期參數為橫坐標，把由所有鉆孔資料所確定的煤層埋藏深度的計算系數畫在直角 坐標中，得到整個測區的所有鉆孔煤層埋藏深度的計算系數，根據這些計算系數在坐標系 中的分布趨勢，得到煤層埋藏深度的計算系數一特征周期參數之間的關系式曲線，也就形 成了整個測區的煤層埋藏深度的計算系數量板。
[0069] 步驟C中將所述探測