一种煤矿采空区的识别方法和识别装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地质勘测领域，具体涉及一种煤矿采空区的识别方法和识别装置。
【背景技术】
[0002] 随着我国国民经济的快速发展，对资源的需求急剧增加。随着煤炭资源的大规模 开采，造成了大量的采空区。在20世纪80年代，很多煤矿都采用较为落后的房柱式或残柱 式炮采采煤方法，小煤矿星罗棋布而且矿井开挖无图纸、无设计、无记录，对小煤矿开采遗 留下来的采空区的范围都没有详细的记录。煤矿开采所形成的采空区不仅造成了当地地质 环境的恶化、地面塌陷、居民房屋倾斜裂缝、耕地破坏、地面积水和生态环境严重恶化等灾 害，而且危害到人民的生命财产安全、影响了煤矿的安全生产，制约了矿区的经济发展。所 以探测煤矿开采过程中形成的采空区以及小煤窑的精确位置具有重要的现实意义。
[0003] 随着我国煤矿的多年开采，煤炭企业的开采强度逐年增大。某些矿区的煤层较厚 或存在多层煤层，这就需要在已开采煤层之下再进行分层开采，从而形成了多层复杂采空 区，给工程建设带来了极大的安全隐患。
[0004] 目前，对单层采空区的探测往往根据视电阻率进行识别，在采空区存在位置会出 现比较明显的电阻率异常区域；而对于多层采空区，采空区的电阻率异常会叠加在一起，影 响识别的准确性，从而使得对多层采空区的探测识别不准确。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种煤矿采空区的识别方法和识别装置，其目的是解决现有技术中利 用视电阻率识别多层采空区所导致的识别不准确的问题。
[0006] 为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：
[0007] -种煤矿采空区的识别方法，所述识别方法包括：在待测区域地面设置至少一个 实测点；利用瞬变电磁测深法获得所述至少一个实测点中每个实测点的实测衰减曲线；计 算每个实测衰减曲线分别与每个标准衰减曲线之间的误差；以及针对每个实测点，在该实 测点的实测衰减曲线与各标准衰减曲线之间的误差中选择最小误差，并将与所述最小误差 对应的标准衰减曲线所关联的采空区类型确定为该实测点对应的采空区类型，以获得所述 待测区域的识别结果。
[0008] 优选地，所述计算每个所述实测衰减曲线分别与每个标准衰减曲线之间的误差的 步骤包括：计算每个所述实测衰减曲线分别与预定的第一标准衰减曲线之间的第一误差、 每个所述实测衰减曲线分别与预定的第二标准衰减曲线之间的第二误差、以及每个所述实 测衰减曲线分别与预定的第三标准衰减曲线之间的第三误差；其中，所述第一标准衰减曲 线关联于无采空区类型，所述第二标准衰减曲线关联于仅具有一层采空区的类型，而所述 第三标准衰减曲线关联于具有多层采空区的类型。
[0009] 优选地，所述识别方法还包括：针对已知采空区类型的每种类型的预定区域，在该 预定区域地面预先设置至少一个预测点，利用瞬变电磁测深法获得该预定区域所述至少一 个预测点各自的预测衰减曲线，以根据所述至少一个预测点各自的预测衰减曲线获得该预 定区域的标准衰减曲线；其中，所述预定区域的类型包括没有采空区的矿区区域、只有一层 采空区的矿区区域以及具有多层采空区的矿区区域；当所述预定区域是没有采空区的矿区 区域时，该预定区域的标准衰减曲线即所述第一标准衰减曲线；当所述预定区域是只有一 层采空区的矿区区域时，该预定区域的标准衰减曲线即所述第二标准衰减曲线；而当所述 预定区域是具有多层采空区的矿区区域时，该预定区域的标准衰减曲线即所述第三标准衰 减曲线。
[0010] 针对已知采空区类型的每个预定区域，当该预定区域地面设置的所述至少一个预 测点的数量为1时，所得的该预测点的预测衰减曲线即为该预定区域的标准衰减曲线。
[0011] 优选地，针对已知采空区类型的每个预定区域：当在该预定区域地面设置的所述 至少一个预测点的数量大于或等于2时，对所述至少一个预测点的预测衰减曲线求平均以 得到该预定区域的标准衰减曲线。
[0012] 优选地，所述计算每个实测衰减曲线分别与每个标准衰减曲线之间的误差的步骤 包括：针对每个实测点的实测衰减曲线，根据下式计算该实测衰减曲线与每个标准衰减曲 线之间的误差
【主权项】
1. 一种煤矿采空区的识别方法，其特征在于，所述识别方法包括： 在待测区域地面设置至少一个实测点； 利用瞬变电磁测深法获得所述至少一个实测点中每个实测点的实测衰减曲线； 计算每个实测衰减曲线分别与每个标准衰减曲线之间的误差；以及： 针对每个实测点，在该实测点的实测衰减曲线与各标准衰减曲线之间的误差中选择最 小误差，并将与所述最小误差对应的标准衰减曲线所关联的采空区类型确定为该实测点对 应的采空区类型，以获得所述待测区域的识别结果。
2. 根据权利要求1所述的识别方法，其特征在于，所述计算每个所述实测衰减曲线分 别与每个标准衰减曲线之间的误差的步骤包括： 计算每个所述实测衰减曲线分别与预定的第一标准衰减曲线之间的第一误差、每个所 述实测衰减曲线分别与预定的第二标准衰减曲线之间的第二误差、以及每个所述实测衰减 曲线分别与预定的第三标准衰减曲线之间的第三误差；其中，所述第一标准衰减曲线关联 于无采空区类型，所述第二标准衰减曲线关联于仅具有一层采空区的类型，而所述第三标 准衰减曲线关联于具有多层采空区的类型。
3. 根据权利要求1所述的识别方法，其特征在于，所述识别方法还包括： 针对已知采空区类型的每种类型的预定区域， 在该预定区域地面预先设置至少一个预测点，利用瞬变电磁测深法获得该预定区域所 述至少一个预测点各自的预测衰减曲线，以根据所述至少一个预测点各自的预测衰减曲线 获得该预定区域的标准衰减曲线； 其中，所述预定区域的类型包括没有采空区的矿区区域、只有一层采空区的矿区区域 以及具有多层采空区的矿区区域；当所述预定区域是没有采空区的矿区区域时，该预定区 域的标准衰减曲线即所述第一标准衰减曲线；当所述预定区域是只有一层采空区的矿区区 域时，该预定区域的标准衰减曲线即所述第二标准衰减曲线；而当所述预定区域是具有多 层采空区的矿区区域时，该预定区域的标准衰减曲线即所述第三标准衰减曲线。
4. 根据权利要求3所述的识别方法，其特征在于，针对已知采空区类型的每个预定区 域：当在该预定区域地面设置的所述至少一个预测点的数量大于或等于2时，对所述至少 一个预测点的预测衰减曲线求平均以得到该预定区域的标准衰减曲线。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的识别方法，其特征在于，所述计算每个实测衰减 曲线分别与每个标准衰减曲线之间的误差的步骤包括： 针对每个实测点的实测衰减曲线，根据下式计算该实测衰减曲线与每个标准衰减曲线
之间的误差 其中，下标i代表第i个时间道，Nt表示时间道的 ， 总数，〇 m表示该实测点的实测衰减曲线与第m个标准衰减曲线之间的相对误差，V &表示该 实测点的实测衰减曲线的第i道数据，Vmi表示第m个标准衰减曲线的第i道数据。
6. 根据权利要求1-4中任一项所述的识别方法，其特征在于，所述多层采空区为两层 采空区。
7. -种煤矿采空区的识别装置，其特征在于，所述识别装置包括： 瞬变电磁测深单元，其用于利用瞬变电磁测深法获得待测区域地面上至少一个实测点 中每个实测点的实测衰减曲线； 计算单元，其用于计算每个实测衰减曲线分别与每个标准衰减曲线之间的误差； 结果识别单元，其用于针对每个实测点，在该实测点的实测衰减曲线与各标准衰减曲 线之间的误差中选择最小误差，并将与所述最小误差对应的标准衰减曲线所关联的采空区 类型确定为该实测点对应的采空区类型，以获得所述待测区域的识别结果。
8. 根据权利要求7所述的识别装置，其特征在于，所述计算单元用于： 计算每个所述实测衰减曲线分别与预定的第一标准衰减曲线之间的第一误差、每个所 述实测衰减曲线分别与预定的第二标准衰减曲线之间的第二误差、以及每个所述实测衰减 曲线分别与预定的第三标准衰减曲线之间的第三误差；其中，所述第一标准衰减曲线关联 于无采空区类型，所述第二标准衰减曲线关联于仅具有一层采空区的类型，而所述第三标 准衰减曲线关联于具有多层采空区的类型。
9. 根据权利要求7所述的识别装置，其特征在于： 针对已知采空区类型的每种类型的预定区域，所述瞬变电磁测深单元利用瞬变电磁测 深法获得该预定区域地面上预先设置的至少一个预测点各自的预测衰减曲线，以根据所述 至少一个预测点各自的预测衰减曲线获得该预定区域的标准衰减曲线； 其中，所述预定区域的类型包括没有采空区的矿区区域、只有一层采空区的矿区区域 以及具有多层采空区的矿区区域；当所述预定区域是没有采空区的矿区区域时，该预定区 域的标准衰减曲线即所述第一标准衰减曲线；当所述预定区域是只有一层采空区的矿区区 域时，该预定区域的标准衰减曲线即所述第二标准衰减曲线；而当所述预定区域是具有多 层采空区的矿区区域时，该预定区域的标准衰减曲线即所述第三标准衰减曲线。
10. 根据权利要求9所述的识别装置，其特征在于，针对已知采空区类型的每个预定区 域，当所述至少一个预测点的数量大于或等于2时，所述瞬变电磁测深单元对所述至少一 个预测点的预测衰减曲线求平均以得到该预定区域的标准衰减曲线。
11. 根据权利要求7-10中任一项所述的识别装置，其特征在于，所述计算单元用于： 针对每个实测点的实测衰减曲线，根据下式计算该实测衰减曲线与每个标准衰减曲线 之间的误差
其中，下标i代表第i个时间道，乂表示时间道的总 数，σπ表示该实测点的实测衰减曲线与第m个标准衰减曲线之间的相对误差，^^表示该实 测点的实测衰减曲线的第i道数据，Vmi表示第m个标准衰减曲线的第i道数据。
12. 根据权利要求7-10中任一项所述的识别装置，其特征在于，所述多层采空区为两 层采空区。
【专利摘要】本申请涉及一种煤矿采空区的识别方法和识别装置，识别方法包括：在待测区域地面设置至少一个实测点；利用瞬变电磁测深法获得至少一个实测点中每个实测点的实测衰减曲线；计算每个实测衰减曲线分别与每个标准衰减曲线之间的误差；针对每个实测点，在该实测点的实测衰减曲线与各标准衰减曲线之间的误差中选择最小误差，并将与最小误差对应的标准衰减曲线所关联的采空区类型确定为该实测点对应的采空区类型，以获得待测区域的识别结果。识别装置能够执行与识别方法相同的处理。本发明的识别方法和识别装置，能够准确识别待测区域的采空区类型，不仅适用于单层采空区的探测，还适用于无采空区、多层采空区的探测。
【IPC分类】G01V3-08
【公开号】CN104749641
【申请号】CN201510166546
【发明人】薛国强, 闫述, 邱卫忠, 钟华森, 侯东洋
【申请人】中国科学院地质与地球物理研究所
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月9日