CN104502913B - 揭煤巷道与煤层距离的测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种揭煤巷道与煤层距离的测量方法及装置，其中测量装置包括震源和N个传感器，N个传感器位于震源与揭煤巷道的迎头之间，且与震源位于同一直线，直线平行于揭煤巷道的中轴线；通过测量震源产生沿揭煤巷道的地平面向迎头传播的面波到达传感器的第一传播时间、传感器接收迎头反射回的面波的第二传播时间、传感器接收煤层反射回的横波到达传感器的第三传播时间及传感器与迎头的距离，获取迎头到煤层的距离。本发明实施例能够提高测定精度，提高测定结果的可靠性，同时由于本发明实施例的实施远离巷道迎头，从而保证了施工正常进行。

Description

揭煤巷道与煤层距离的测量方法及装置

技术领域

本发明涉及煤层距离测量技术，尤其涉及一种揭煤巷道与煤层距离的测量方法及装置。

背景技术

揭煤巷道是向未开采煤层掘进的巷道。由于揭煤巷道一般是采区最先接触并打开煤层的巷道，对于含瓦斯煤层来说，如果处理不当，煤层中的高压瓦斯很容易突入巷道，从而引起重大的安全事故。为了保证揭煤过程的安全，当巷道接近煤层时，巷道的迎头(地下工程施工中的掘进工作面叫做迎头)与煤层的距离是安全措施选择的最重要参数。

为了确定巷道的迎头与煤层的距离，现有技术中通常选择进行钻孔探测。但是在大多情况下，煤层与其顶底板(在正常的沉积层序中，位于煤层之上的一定距离内的岩层称为煤层的顶板，位于煤层之下一定距离内的岩层称为煤层的底板)的界限在钻孔中的很难有明显的分界，钻孔探测确定的值误差很大，无法满足矿山安全的要求。同时钻孔测定的是一个点，测定结果的可靠性低。

除此之外也可用地震波反射法来确定揭煤巷道迎头到煤层的距离。但到目前为止，所采用的方法均为从巷道的迎头发射和接受煤层反射的地震波，并多以地震波纵波作为主要的手段，由于地震波纵波的能量相对较弱，受能量较强的面波干扰较大，且速度比较快，导致传感器检测精度不能满足要求，测定结果的可靠性低。同时，该现有方法必须在巷道迎头进行，影响正常的施工，给生产造成不便，实用价值低。

发明内容

本发明实施例提供一种揭煤巷道与煤层距离的测量方法及装置，以克服测定结果可靠性低、影响生产从而导致实用性低的问题。

一方面，本发明实施例提供一种揭煤巷道与煤层距离的测量方法，应用于一种测量装置，所述测量装置包括震源和N个传感器，所述N个传感器位于所述震源与揭煤巷道的迎头之间，且与所述震源位于同一直线，所述直线平行于所述揭煤巷道的中轴线，其中N为正整数，N大于或等于1；所述方法包括：

通过震源产生沿所述揭煤巷道的地平面向所述迎头传播的面波，并开始计时；

通过所述N个传感器接收从所述震源传来的面波，获取从所述震源产生所述面波至所述面波分别到达所述N个传感器的N个第一传播时间；所述N个传感器接收所述迎头反射回的面波，获取从所述震源产生所述面波至所述反射回的面波分别到达所述N个传感器的N个第二传播时间；所述N个传感器接收煤层反射回的横波，获取从所述震源产生所述面波至所述反射回的横波分别到达所述N个传感器的N个第三传播时间；

根据所述N个第一传播时间，所述N个第二传播时间，以及所述N个传感器与所述迎头的距离，获取所述面波的传播速度；

根据所述面波的传播速度获取所述横波的传播速度；

根据所述横波的传播速度，所述N个第二传播时间以及所述N个第三传播时间获取所述迎头到所述煤层的距离。

另一方面，本发明实施例提供一种测量装置，所述装置包括震源、处理器和N个传感器，所述震源和所述N个传感器分别与所述处理器连接，所述震源和所述N个传感器设置在揭煤巷道的地平面上，所述N个传感器位于所述震源与揭煤巷道的迎头之间，且与所述震源位于同一直线，所述直线平行于所述揭煤巷道的中轴线，其中N为正整数，N大于或等于1；

所述震源用于产生沿所述揭煤巷道的地平面向所述迎头传播的面波，并由所述处理器开始计时；

所述N个传感器用于接收从所述震源传来的面波，获取从所述震源产生所述面波至所述面波分别到达所述N个传感器的N个第一传播时间；所述N个传感器还用于接收所述迎头反射回的面波，获取从所述震源产生所述面波至所述反射回的面波分别到达所述N个传感器的N个第二传播时间；所述N个传感器还用于接收煤层反射回的横波，获取从所述震源产生所述面波至所述反射回的横波分别到达所述N个传感器的N个第三传播时间；

所述处理器用于根据所述N个第一传播时间，所述N个第二传播时间，以及所述N个传感器与所述迎头的距离，获取所述面波的传播速度；

所述处理器还用于根据所述面波的传播速度获取所述横波的传播速度；

所述处理器还用于根据所述横波的传播速度，所述N个第二传播时间以及所述N个第三传播时间获取所述迎头到所述煤层的距离。

本发明实施例提供一种揭煤巷道与煤层距离的测量方法及装置，利用地震波面波和横波的传播原理，通过测量震源产生沿揭煤巷道的地平面向迎头传播的面波到达传感器的第一传播时间、传感器接收迎头反射回的面波的第二传播时间、传感器接收煤层反射回的横波到达传感器的第三传播时间及传感器与所述迎头的距离，获取迎头到所述煤层的距离，实现了对揭煤巷道迎头到煤层的距离的精确测量。相比现有技术而言，由于本发明实施例采用了能量较强的面波，因此不易受干扰，能够提高测定精度，提高测定结果的可靠性，同时由于本发明实施例的实施远离巷道迎头，从而保证了施工正常进行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种揭煤巷道与煤层距离的测量方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种揭煤巷道与煤层距离的测量方法的应用场景示意图；

图3为本发明实施例提供的一种揭煤巷道与煤层距离的测量方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种揭煤巷道与煤层距离的测量方法的应用场景示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种揭煤巷道与煤层距离的测量方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种揭煤巷道与煤层距离的测量装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种揭煤巷道与煤层距离的测量方法，该测量方法应用于一种测量装置，该测量装置包括震源和N个传感器，N个传感器位于震源与揭煤巷道的迎头之间，且与震源位于同一直线，该直线平行于揭煤巷道的中轴线，其中N为正整数，N大于或等于1；如图1所示，该方法包括：

步骤101、通过震源产生沿揭煤巷道的地平面向迎头传播的面波，并开始计时。

步骤102、通过N个传感器接收从震源传来的面波，获取从震源产生面波至面波分别到达N个传感器的N个第一传播时间；N个传感器接收迎头反射回的面波，获取从震源产生面波至反射回的面波分别到达N个传感器的N个第二传播时间；N个传感器接收煤层反射回的横波，获取从震源产生面波至反射回的横波分别到达N个传感器的N个第三传播时间。

步骤103、根据N个第一传播时间，N个第二传播时间，以及N个传感器与迎头的距离，获取面波的传播速度；根据面波的传播速度获取横波的传播速度。

步骤104、根据横波的传播速度，N个第二传播时间以及N个第三传播时间获取迎头到煤层的距离。

本发明实施例提供的揭煤巷道与煤层距离的测量方法，利用了面波与横波的传播特性。传统的地震波反射法利用纵波的传播原理来测量，而在使用纵波进行近距离反射勘探时，由于面波能量极强，严重干扰纵波的测量。因此在传统的地震波反射法测量时，面波是干扰信号，必须先过滤面波后，才能得到有用的纵波信号。而本发明实施例通过测量震源产生的沿揭煤巷道的地平面向迎头传播的面波到达传感器的第一传播时间、迎头返回的面波到达传感器的第二传播时间与传感器到迎头的距离，得到面波的传播速度，进而获得横波的传播速度；再由横波的传播速度、第二传播时间与反射的横波到达传感器的第三传播时间，得到迎头到煤层的距离。本发明利用面波在迎头转换成横波的特点，利用面波的能量作为二次震源，从而使干扰不再是问题，提高了时间识别的精度，而且从煤层反射的横波信号能量大，易于辨认，速度慢，也大大提高了测量的精度。从而实现了对揭煤巷道迎头到煤层的距离的精确测量，同时，由于测定过程远离巷道迎头，保证了施工正常进行。

为了使本领域技术人员能够更清楚地理解本发明实施例提供的技术方案，下面通过具体的实施例，对本发明的实施例提供的揭煤巷道与煤层距离的测量方法进行详细说明，该方法的应用场景可以如图2所示，该方法应用于一种测量装置，该测量装置包括一个震源和一个传感器，该传感器位于该震源与揭煤巷道的迎头之间，且与该震源位于同一直线，该直线平行于揭煤巷道的中轴线；该方法如图3所示包括：

步骤201、震源产生沿揭煤巷道的地平面向迎头传播的面波，并开始计时。

步骤202、传感器接收从震源传来的面波，获取从震源产生面波至面波到达传感器的第一传播时间；传感器接收迎头反射回的面波，获取从震源产生面波至反射回的面波到达传感器的第二传播时间；传感器接收煤层反射回的横波，获取从震源产生面波至反射回的横波到达传感器的第三传播时间。

具体的，首先，震源可以通过锤击揭煤巷道的地平面产生沿揭煤巷道的地平面向迎头传播的面波，除此之外，也可以采用其它可能的装置和方法生成震源，本发明并不对此进行限定。从震源产生该面波时开始计时，该面波首先会到达传感器，从而得到该第一传播时间，记为t1。

其次，该面波会到达揭煤巷道的迎头，面波到达迎头后，一方面，经迎头反射，产生反射回的面波，该反射回的面波沿揭煤巷道的地平面向传感器传播，传感器接收到该反射回的面波时就能够得到该第二传播时间，记为t2；另一方面，面波到达迎头后，在迎头的作用下产生横波，该横波向迎头周围的岩石传播，该横波在碰到煤层后，经煤层反射产生反射回的横波，该反射回的横波到达迎头后沿揭煤巷道的地平面向传感器传播，传感器接收到该反射回的横波时就能够得到该第三传播时间，记为t3。

另外值得一提的是，步骤201中震源产生面波后开始计时，可以由震源执行，例如该震源设置有计时功能，或者外接一计时器，在计时后，震源将产生面波的时刻通过与传感器之间的连接发送给传感器，从而使传感器能够在接收到上述直接到达的面波、返回的面波以及返回的横波后，计算出该第一传播时间、第二传播时间、第三传播时间。或者，可以采用具有计时功能的传感器，在震源产生面波后开始计时，震源可以通过与传感器的连接给传感器发送一开始计时指令，由计时器开始计时，从而使传感器能够在接收到上述直接到达的面波、返回的面波以及返回的横波后，计算出该第一传播时间、第二传播时间、第三传播时间。又或者，震源与传感器不设置连接，可以将震源与传感器同时连接一处理器，震源产生面波后由处理器开始计时，传感器能够在接收到上述直接到达的面波、返回的面波以及返回的横波后将各个到达时刻传送给处理器，由处理器计算出该第一传播时间、第二传播时间、第三传播时间。

需要注意的是，除了上述几种计时的实现方式外，还可能有其他的实现方式，这几种实现方式仅仅为示例性的，并非是对本发明实施例的限定。

步骤203、根据第一传播时间，第二传播时间，以及传感器与迎头的距离，获取面波的传播速度。

具体的，获取面波的传播速度方法可以具体包括：

首先，获取第二传播时间与第一传播时间的时间差。

其次，根据该时间差的二分之一时长，以及传感器到迎头的距离，获取面波的传播速度。

例如，可以依据以下速度计算公式获得面波的传播速度：

其中，(t₂-t₁)表示第二传播时间与第一传播时间的时间差，v₁表示面波的传播速度，d₁表示传感器与迎头的距离。

步骤204、根据面波的传播速度获取横波的传播速度。

具体的，在一种实现方式中，根据面波的传播速度获取横波的传播速度可以包括：

根据面波的传播速度与横波的传播速度的关系，以及面波的传播速度，获取横波的传播速度。

其中，面波的传播速度与横波的传播速度的关系可以表示为：

v₂＝k·v₁

其中，v₁表示面波的传播速度，v₂表示横波的传播速度，其中k可以为依据巷道情况确定，例如k的取值范围可以为0.9-1的实数。

或者，在另一种实现方式中，可以根据所述面波的传播速度，利用速度反演法获取所述横波的传播速度。

例如，可以根据面波的传播速度，利用速度反演法获取横波的传播速度；其中反演法为通过实验的方法，通过多组测量数据对面波与横波的传播速度关系构建数学模型。

除此之外，也可以采用其它可能的测定方法计算横波的传播速度，本发明并不对此进行限定。

步骤205、根据横波的传播速度，第二传播时间以及第三传播时间，获取迎头到煤层的距离。

具体的，获取迎头到煤层的距离可以具体包括：

首先，获取第三传播时间与第二传播时间的时间差。

其次，根据该时间差的二分之一时长，以及横波的传播速度获取迎头到煤层的距离。

例如，可以依据以下距离计算公式获取迎头到煤层的距离。

d₂＝v₂*(t₃-t₂)/2

其中，d₂表示迎头到煤层的距离，v₂表示横波的传播速度，t₂表示第二传播时间t₂，t₃表示第三传播时间，(t₃-t₂)表示第三传播时间与第二传播时间的时间差。

在本发明实施例中，震源与传感器可以远离迎头，例如震源与迎头的距离可以为第一预设距离，传感器与震源的距离可以为第二预设距离，传感器与迎头的距离可以为第三预设距离，第一预设距离等于第二预设距离与第三预设距离之和，且第二预设距离小于第三预设距离；示例性的，第三预设距离可以设定为30米，第二预设距离可以设定为2米。另外，第三预设距离和第二预设距离也可以为其他可能的距离，但应以不影响巷道施工且震源产生的信号能从煤层反射回来并被传感器接收到为准，其具体取值可以根据实际需求而定，此处不做限定。

在本发明实施例中，传感器可以为一维传感器，或者多维传感器，当传感器为一维传感器时，该传感器的方向垂直于揭煤巷道的地平面。另外，值得一提的，上述步骤203～步骤205中的计算过程可以由处理器执行，该处理器可以独立于震源和传感器，也可以集成于传感器上，除此之外也可能有其他形式，在此不一一列举，且上述几种实现方式仅仅为示例性的，并非是对本发明实施例的限定。

本发明实施例提供一种揭煤巷道与煤层距离的测量方法，该方法利用地震波面波和横波的传播原理，通过测量震源产生沿揭煤巷道的地平面向迎头传播的面波到达传感器的第一传播时间、传感器接收迎头反射回的面波的第二传播时间、传感器接收煤层反射回的横波到达传感器的第三传播时间及传感器与所述迎头的距离，获取迎头到所述煤层的距离，实现了对揭煤巷道迎头到煤层的距离的精确测量。相比现有技术而言，由于本发明实施例采用了能量较强的面波，因此不易受干扰，能够提高测定精度，提高测定结果的可靠性，同时由于本发明实施例的实施远离巷道迎头，从而保证了施工正常进行。

本发明实施例还提供另一种揭煤巷道与煤层距离的测量方法，应用于一种测量装置，该方法的应用场景可以如图4所示，该测量装置包括一个震源和N个传感器(图4中以3个传感器为例，分别标记为传感器1、传感器2和传感器3，且依次远离震源)，N个传感器位于该震源与揭煤巷道的迎头之间，且与该震源位于同一直线，该直线平行于揭煤巷道的中轴线，其中N为大于1的正整数；该方法如图5所示，包括：

步骤301、震源产生沿揭煤巷道的地平面向迎头传播的面波，并开始计时。

步骤302、N个传感器接收从震源传来的面波，获取从震源产生面波至面波分别到达N个传感器的N个第一传播时间；N个传感器接收迎头反射回的面波，获取从震源产生面波至反射回的面波分别到达N个传感器的N个第二传播时间；N个传感器接收煤层反射回的横波，获取从震源产生面波至反射回的横波分别到达N个传感器的N个第三传播时间。

具体的，首先，震源可以通过锤击揭煤巷道的地平面产生沿揭煤巷道的地平面向迎头传播的面波，除此之外，也可以采用其它可能的方法和装置生成震源，本发明并不对此进行限定。从震源产生该面波时开始计时，该面波首先会依次到达N个传感器，从而得到N个第一传播时间，记为T₁(i)。其中i表示第i个传感器，取值范围为1-N的自然数，即T₁(i)表示第ⁱ个传感器获取到的第一传播时间。可以理解为，该面波先到达传感器1，则传感器1获取到的第一传播时间为T₁(1)，然后该面波到达传感器2，则传感器2获取到的第一传播时间为T₁(2)，最后该面波到达传感器3，则传感器3获取到的第一传播时间为T₁(3)，以此类推。

其次，该面波会到达揭煤巷道的迎头，面波到达迎头后，一方面，经迎头反射，产生反射回的面波，该反射回的面波沿揭煤巷道的地平面向传感器传播，N个传感器接收到该反射回的面波时就能够得到N个第二传播时间，记为T₂(i)；另一方面，面波到达迎头后，在迎头的作用下产生横波，该横波向迎头周围的岩石传播，该横波在碰到煤层后，经煤层反射产生反射回的横波，该反射回的横波到达迎头后沿揭煤巷道的地平面向传感器传播，N个传感器接收到该反射回的横波时就能够得到N个第三传播时间，记为T₃(i)。其中，T₂(i)表示第i个传感器获取的第二传播时间，T₃(i)表示第i个传感器获取的第三传播时间；可以理解为，经迎头反射回的面波，最先到达传感器3，传感器3获得第二传播时间T₂(3)，然后该反射回的面波到达传感器2，则传感器2获得的第二传播时间为T₂(2)，最后该面波到达传感器1，则传感器1获得的第二传播时间为T₂(1)，以此类推。经迎头反射回的横波，亦最先到达传感器3，情况与经迎头反射回的面波相同，因此不再赘述。

另外值得一提的是，本实施例中的计时方式可采用与上一实施例中相同的方式，在此不再赘述。

步骤303、根据N个第一传播时间，N个第二传播时间，以及N个传感器与迎头的距离，获取N个面波的传播速度。

具体的，获取N个面波的传播速度方法可以具体包括：

首先，分别获取每个传感器获取的第二传播时间与第一传播时间的时间差，得到N个时间差，记为T₂(i)-T₁(i)。

其次，分别根据N个时间差的二分之一时长，以及N个传感器与迎头的距离，获取N个面波的传播速度。

例如，可以依据以下速度计算公式获得N个面波的传播速度：

其中，V₁(i)表示N个面波的传播速度，D₁(i)表示N个传感器与迎头的距离，i表示第i个传感器，取值范围为1-N的自然数。

步骤304、获取N个面波传播速度的平均速度，将该平均速度作为该面波的传播速度；根据面波的传播速度获取横波的传播速度。

步骤305、根据横波的传播速度，N个第二传播时间以及N个第三传播时间获取N个迎头到煤层的距离；根据该N个迎头到煤层的距离获取距离平均值。

其中，根据面波的传播速度获取横波的传播速度的方法可与上一实施例中相同，在此不再赘述。

具体的，获取N个迎头到煤层的距离可以具体包括：

首先，分别获取每个传感器获取的第三传播时间与第二传播时间的时间差，得到N个时间差，记为T₃(i)-T₂(i)。

其次，分别根据N个时间差的二分之一时长，以及横波的传播速度获取N个距离。

例如，可以依据以下距离计算公式获得N个迎头到煤层的距离：

D₂(i)＝V₂*(T₃(i)-T₂(i))/2

其中，D₂(i)表示依据第i个传感器的数据获取到的迎头到煤层的距离，V₂表示依据N个面波传播速度的平均速度得到的横波的传播速度；i表示第i个传感器，取值范围为1-N的自然数。

特别的，上述实施例中的步骤304和步骤305亦可采用如下所述的步骤进行替换：

步骤3041、根据N个面波的传播速度获取N个横波的传播速度。

步骤3051、根据N个横波的传播速度，N个第二传播时间以及N个第三传播时间获取N个迎头到煤层的距离；根据N个迎头到煤层的距离获取距离平均值。

其中，根据面波的传播速度获取横波的传播速度的方法可与上一实施例中相同，在此不再赘述。

其中，具体获取N个迎头到煤层的距离的方法，可以与步骤305中相同，区别仅在于所采用的横波的传播速度不同。例如，可以依据以下距离计算公式获得N个迎头到煤层的距离：

D₂(i)＝V₂(i)*(T₃(i)-T₂(i))/2

其中，V₂(i)表示根据N个面波的传播速度V₁(i)分别获取到的N个横波的传播速度，i表示第i个传感器，取值范围为1-N的自然数。

在本发明实施例中，震源与传感器可以远离迎头，例如震源与迎头的距离为第一预设距离，N个传感器与震源的距离可以为第二预设距离，N个传感器与迎头的距离可以为第三预设距离，其中，第二预设距离为N个传感器中距离震源最近的传感器与震源的距离，第一预设距离等于第二预设距离与第三预设距离之和，第二预设距离小于第三预设距离；示例性的，第三预设距离可以设定为30米，第二预设距离可以设定为2米，N个传感器之间距离相等或不等，为便于计算，N个传感器之间的距离可以均设定为2米。另外，第三预设距离和第二预设距离也可以为其他可能的距离，但应以不影响巷道施工且震源产生的信号能从煤层反射回来并被传感器接收到为准，其具体取值可以根据实际需求而定，此处不做限定。

在本发明实施例中，传感器可以为：一维传感器，或者多维传感器。当传感器为一维传感器时，该传感器的方向垂直于揭煤巷道的地平面，N个传感器可均为一维传感器，或均为多维传感器，或两者的组合。另外，值得一提的，上述步骤303～步骤305或步骤303～步骤3051中的计算过程可以由处理器执行，该处理器可以独立于震源和传感器，也可以集成于传感器上，除此之外也可能有其他形式，在此不一一列举，且上述几种实现方式仅仅为示例性的，并非是对本发明实施例的限定。

在本实施例中通过采用多个传感器进行测量的方法，获取得到多个迎头到煤层的距离，再取平均值，可减少误差，进一步提高测量结果的准确度。

本发明实施例还提供一种测量装置，如图6所示，该装置可以包括震源01、N个传感器02和一个处理器03，震源01和N个传感器02分别与处理器03连接，震源01和N个传感器02设置在揭煤巷道的地平面上，N个传感器02位于震源01与揭煤巷道的迎头之间，且与震源01位于同一直线，该直线平行于揭煤巷道的中轴线，其中N为正整数，N大于或等于1，其中：

震源01用于产生沿揭煤巷道的地平面向迎头传播的面波，并开始计时。

N个传感器02用于接收从震源01传来的面波，获取从震源01产生面波至面波分别到达N个传感器02的N个第一传播时间；还用于接收迎头反射回的面波，获取从震源01产生面波至反射回的面波分别到达N个传感器02的N个第二传播时间；还用于接收煤层反射回的横波，获取从震源01产生面波至反射回的横波分别到达N个传感器02的N个第三传播时间。

处理器03用于根据N个第一传播时间，N个第二传播时间，以及N个传感器02与迎头的距离，获取面波的传播速度；

处理器03还用于根据面波的传播速度获取横波的传播速度；

处理器03还用于根据横波的传播速度，N个第二传播时间以及N个第三传播时间获取所述迎头到所述煤层的距离。

可选的，处理器03可以具体用于：若N等于1，获取第二传播时间与第一传播时间的时间差，并根据时间差的二分之一时长，以及传感器02到所述迎头的距离，获取面波的传播速度；

若N大于1，分别获取每个传感器02获取的第二传播时间与第一传播时间的时间差，得到N个时间差；

分别根据N个时间差的二分之一时长，以及N个传感器02与所述迎头的距离，获取N个传播速度；

获取N个传播速度的平均速度，将平均速度作为所述面波的传播速度。

可选的，处理器03还可以具体用于：

根据面波的传播速度与横波的传播速度的关系，以及面波的传播速度，获取横波的传播速度；

或者，

根据面波的传播速度，利用速度反演法获取横波的传播速度。

可选的，处理器03还可以具体用于：

若N等于1，获取第三传播时间与第二传播时间的时间差，并根据时间差的二分之一时长，以及横波的传播速度获取迎头到煤层的距离；

若N大于1，分别获取每个传感器02获取的第三传播时间与第二传播时间的时间差，得到N个时间差；

分别根据所述N个时间差的二分之一时长，以及所述横波的传播速度获取N个距离；

获取所述N个距离的平均距离，将所述平均距离作为所述迎头到所述煤层的距离。

另外，可选的，震源01与迎头的距离为第一预设距离，N个传感器02与震源01的距离为第二预设距离，N个传感器02与迎头的距离为第三预设距离；其中，第二预设距离为N个传感器02中距离震源01最近的传感器02与震源01的距离，第一预设距离等于第二预设距离与第三预设距离之和，第二预设距离小于第三预设距离；

其中，若N大于1，N个传感器02之间距离相等或不等；

其中，N个传感器02包括：一维传感器或者多维传感器，当传感器02为一维传感器时，传感器02的方向垂直于地平面。N个传感器可均为一维传感器，或均为多维传感器，或两者的组合。另外，值得一提的，本实施例中的计算过程可以由处理器执行，该处理器可以独立于震源和传感器，也可以集成于传感器上，除此之外也可能有其他形式，在此不一一列举。

除了上述方式之外，也可采用由N个面波的传播速度，获取N个横波的传播速度，进而根据N个第三传播时间与第二传播时间的时间差的二分之一时长，获取迎头到煤层的平均距离的方法。

其中，震源01可以通过锤击揭煤巷道的地平面产生沿揭煤巷道的地平面向迎头传播的面波，除此之外，也可以采用其它可能的装置和方法生成震源，本发明并不对此进行限定。

本实施例中的震源与传感器可以远离迎头，例如震源与迎头的距离为第一预设距离，N个传感器与震源的距离可以为第二预设距离，N个传感器与迎头的距离可以为第三预设距离，其中，第二预设距离为N个传感器中距离震源最近的传感器与震源的距离，第一预设距离等于第二预设距离与第三预设距离之和，第二预设距离小于第三预设距离；示例性的，第三预设距离可以设定为30米，第二预设距离可以设定为2米，N个传感器之间距离相等或不等，为便于计算，N个传感器之间的距离可以均设定为2米。另外，第三预设距离和第二预设距离也可以为其他可能的距离，但应以不影响巷道施工且震源产生的信号能从煤层反射回来并被传感器接收到为准，其具体取值可以根据实际需求而定，此处不做限定。

本实施例用于实现上述各方法实施例，本实施例中各个单元的工作流程和工作原理参见上述各方法实施例中的描述，在此不再赘述。

本发明实施例提供一种揭煤巷道与煤层距离的测量装置，该装置包括震源、处理器和N个传感器，其中，震源和N个传感器分别与处理器连接，震源和N个传感器设置在揭煤巷道的地平面上，N个传感器位于震源与揭煤巷道的迎头之间，且与震源位于同一直线，该直线平行于揭煤巷道的中轴线，其中N为正整数，N大于或等于1。该装置适用于本发明实施例提供的测量方法，通过采用能量较强的面波，因此不易受干扰，能够提高测定精度，提高测定结果的可靠性，同时由于本发明实施例的实施远离巷道迎头，从而保证了施工正常进行。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种揭煤巷道与煤层距离的测量方法，其特征在于，应用于一种测量装置，所述测量装置包括震源和N个传感器，所述N个传感器位于所述震源与揭煤巷道的迎头之间，且与所述震源位于同一直线，所述直线平行于所述揭煤巷道的中轴线，其中N为正整数，N大于或等于1；所述方法包括：

通过震源产生沿所述揭煤巷道的地平面向所述迎头传播的面波，并开始计时；

通过所述N个传感器接收从所述震源传来的面波，获取从所述震源产生所述面波至所述面波分别到达所述N个传感器的N个第一传播时间；所述N个传感器接收所述迎头反射回的面波，获取从所述震源产生所述面波至所述反射回的面波分别到达所述N个传感器的N个第二传播时间；所述N个传感器接收煤层反射回的横波，获取从所述震源产生所述面波至所述反射回的横波分别到达所述N个传感器的N个第三传播时间；

根据所述N个第一传播时间，所述N个第二传播时间，以及所述N个传感器与所述迎头的距离，获取所述面波的传播速度；

根据所述面波的传播速度获取所述横波的传播速度；

根据所述横波的传播速度，所述N个第二传播时间以及所述N个第三传播时间获取所述迎头到所述煤层的距离。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述N个第一传播时间，所述N个第二传播时间，以及所述N个传感器与所述迎头的距离，获取所述面波的传播速度包括：

若N等于1，获取所述第二传播时间与所述第一传播时间的时间差，并根据所述时间差的二分之一时长，以及传感器到所述迎头的距离，获取所述面波的传播速度；

若N大于1，分别获取每个传感器获取的第二传播时间与第一传播时间的时间差，得到N个时间差；

分别根据所述N个时间差的二分之一时长，以及所述N个传感器与所述迎头的距离，获取N个传播速度；

获取所述N个传播速度的平均速度，将所述平均速度作为所述面波的传播速度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述面波的传播速度获取所述横波的传播速度包括：

根据面波的传播速度与横波的传播速度的关系，以及所述面波的传播速度，获取所述横波的传播速度；

或者，

根据所述面波的传播速度，利用速度反演法获取所述横波的传播速度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述横波的传播速度，所述N个第二传播时间以及所述N个第三传播时间获取所述迎头到所述煤层的距离包括：

若N等于1，获取所述第三传播时间与所述第二传播时间的时间差，并根据所述时间差的二分之一时长，以及所述横波的传播速度获取所述迎头到所述煤层的距离；

若N大于1，分别获取每个传感器获取的第三传播时间与第二传播时间的时间差，得到N个时间差；

分别根据所述N个时间差的二分之一时长，以及所述横波的传播速度获取N个距离；

获取所述N个距离的平均距离，将所述平均距离作为所述迎头到所述煤层的距离。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述震源与所述迎头的距离为第一预设距离，所述N个传感器与所述震源的距离为第二预设距离，所述N个传感器与所述迎头的距离为第三预设距离；其中，所述第二预设距离为所述N个传感器中距离所述震源最近的传感器与所述震源的距离，所述第一预设距离等于所述第二预设距离与所述第三预设距离之和，所述第二预设距离小于所述第三预设距离；

若N大于1，所述N个传感器之间距离相等或不等；

其中，所述N个传感器包括：一维传感器或者多维传感器，当传感器为一维传感器时，所述传感器的方向垂直于所述地平面。

6.一种揭煤巷道与煤层距离的测量装置，其特征在于，所述装置包括震源、处理器和N个传感器，所述震源和所述N个传感器分别与所述处理器连接，所述震源和所述N个传感器设置在揭煤巷道的地平面上，所述N个传感器位于所述震源与揭煤巷道的迎头之间，且与所述震源位于同一直线，所述直线平行于所述揭煤巷道的中轴线，其中N为正整数，N大于或等于1；

所述震源用于产生沿所述揭煤巷道的地平面向所述迎头传播的面波，并开始计时；

所述N个传感器用于接收从所述震源传来的面波，获取从所述震源产生所述面波至所述面波分别到达所述N个传感器的N个第一传播时间；所述N个传感器还用于接收所述迎头反射回的面波，获取从所述震源产生所述面波至所述反射回的面波分别到达所述N个传感器的N个第二传播时间；所述N个传感器还用于接收煤层反射回的横波，获取从所述震源产生所述面波至所述反射回的横波分别到达所述N个传感器的N个第三传播时间；

所述处理器用于根据所述N个第一传播时间，所述N个第二传播时间，以及所述N个传感器与所述迎头的距离，获取所述面波的传播速度；

所述处理器还用于根据所述面波的传播速度获取所述横波的传播速度；

所述处理器还用于根据所述横波的传播速度，所述N个第二传播时间以及所述N个第三传播时间获取所述迎头到所述煤层的距离。

7.根据权利要求6所述的揭煤巷道与煤层距离的测量装置，其特征在于，所述处理器具体用于：

若N等于1，获取所述第二传播时间与所述第一传播时间的时间差，并根据所述时间差的二分之一时长，以及传感器到所述迎头的距离，获取所述面波的传播速度；

若N大于1，分别获取每个传感器获取的第二传播时间与第一传播时间的时间差，得到N个时间差；

分别根据所述N个时间差的二分之一时长，以及所述N个传感器与所述迎头的距离，获取N个传播速度；

获取所述N个传播速度的平均速度，将所述平均速度作为所述面波的传播速度。

8.根据权利要求6所述的揭煤巷道与煤层距离的测量装置，其特征在于，所述处理器具体用于：

根据面波的传播速度与横波的传播速度的关系，以及所述面波的传播速度，获取所述横波的传播速度；

或者，

根据所述面波的传播速度，利用速度反演法获取所述横波的传播速度。

9.根据权利要求6所述的揭煤巷道与煤层距离的测量装置，其特征在于，所述处理器具体用于：

若N等于1，获取所述第三传播时间与所述第二传播时间的时间差，并根据所述时间差的二分之一时长，以及所述横波的传播速度获取所述迎头到所述煤层的距离；

若N大于1，分别获取每个传感器获取的第三传播时间与第二传播时间的时间差，得到N个时间差；

分别根据所述N个时间差的二分之一时长，以及所述横波的传播速度获取N个距离；

获取所述N个距离的平均距离，将所述平均距离作为所述迎头到所述煤层的距离。

10.根据权利要求6所述的揭煤巷道与煤层距离的测量装置，其特征在于，所述震源与所述迎头的距离为第一预设距离，所述N个传感器与所述震源的距离为第二预设距离，所述N个传感器与所述迎头的距离为第三预设距离；其中，所述第二预设距离为所述N个传感器中距离所述震源最近的传感器与所述震源的距离，所述第一预设距离等于所述第二预设距离与所述第三预设距离之和，所述第二预设距离小于所述第三预设距离；

若N大于1，所述N个传感器之间距离相等或不等；

其中，所述N个传感器包括：一维传感器或者多维传感器，当传感器为一维传感器时，所述传感器的方向垂直于所述地平面。