CN104614770A - 一种资源采空区的探查装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种资源采空区的探查装置,其操作方便、探查结果可靠，能够实现资源抽、开采后城市沉陷、矿山塌陷等遗留空区的快速、精准探明。包括浅层地震散射装置、钻孔数字成像装置、微处理器；浅层地震散射装置包括信号采集器和数据处理单元；通过信号采集器获取地震波激励数据，根据地震散射网格间距和数据处理单元获取的数据布置地震波激励正交网阵，通过激震获得地震散射剖面数据，采用合成孔径偏移成像技术，通过微处理器来建立地震散射三维正交立体图，分析地层、断裂构造和采空区分布；设置优化钻孔点，通过钻孔数字成像装置重构采空区三维分布体，分析采空区分布和体积，获得采空区的具***置及其范围。还提供一种采用这种装置的方法。
Description
技术领域
本发明属于地下探测的技术领域，具体地涉及一种资源采空区的探查装置及方法。
背景技术
目前，国内外对资源开、抽造成的采空区的探测主要采用地震和电磁两种技术。地震技术主要是二维和三维反射地震技术；电磁法包括：CSAMT、瞬变电磁、高密度电法、电导率等。地震技术的突出优点是分辨率高、探测深度大、定位准确，是采空区探测的首选方法。电磁方法不适合地层含水率低或缺水地层的采空区探测，其结果存在准确率低和局限性。目前地震方法建立在反射地震理论基础之上，没有电磁法应用广泛，除了工作费用较高因素外，还与地震反射法的局限性有关。
钻孔勘探法是一种最为直观的探测方法，但钻孔钻探毕竟是“一孔之见”，控制范围小的缺点也显而易见，因此没有在资源采空区的探查领域使用。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种资源采空区的探查装置,其操作方便、探查结果可靠，能够实现资源抽、开采后城市沉陷、矿山塌陷等遗留空区的快速、精准探明。
本发明的技术解决方案是：这种资源采空区的探查装置，该装置包括浅层地震散射装置、钻孔数字成像装置、微处理器；浅层地震散射装置包括信号采集器和数据处理单元；
通过信号采集器获取地震波激励数据，根据地震散射网格间距和数据
处理单元获取的数据布置地震波激励正交网阵，通过激震获得地震散
射剖面数据，采用合成孔径偏移成像技术，通过微处理器来建立地震
散射三维正交立体图，分析地层、断裂构造和采空区分布；
根据已构建的地震散射三维正交立体图设置优化钻孔点，通过钻孔数字成像装置重构采空区三维分布体，分析采空区分布和体积，从而获得采空区的具***置及其范围。
还提供了一种采用这种资源采空区的探查装置的方法，包括以下步骤：
(1)选取资源抽、开采严重区域，确定地层岩性和水文地质状况；
(2)根据地层岩性和水文地质状况，计算地震散射网格间距λ/3，其中λ＝V·T，λ为波长，V为波速，T为周期；
(3)根据地震散射网格间距和数据处理单元获取的数据布置地震波激励正交网阵，通过激震获得地震散射剖面数据，采用合成孔径偏移成像技术，通过微处理器来建立地震散射三维正交立体图，分析地层、断裂构造和采空区分布；
(4)根据已构建的地震散射三维正交立体图，确定疑似采空区具***置和分布情况，设置优化钻孔点；
(5)根据优化钻孔点，通过钻孔数字成像装置重构采空区三维分布体，分析采空区分布和体积，从而获得采空区的具***置及其范围。
本发明采用浅层地震散射装置和钻孔数字成像装置，首先确定网阵网格间距，布设若干测线形成地震波激励正交网阵；通过激震获得每条测线的地震散射地层剖面数据，生成三维正交立体图；进而设置优化钻孔点；接下来利用钻孔进行数字成像扫描，获得钻孔数字图像及数据结果，得到采空区具体分布和体积等信息；最后，获取采空区的位置及范围界定；因此该探查装置操作方便、探查方法简单，探查结果可靠，能够实现资源抽、开采后城市沉陷、矿山塌陷等遗留空区的快速、精准探明。
附图说明
图1示出了采用根据本发明的资源采空区的探查装置的方法的流程图。
图2示出了采用根据本发明的资源采空区的探查装置的方法的一个具体实施例的示意图。
具体实施方式
这种资源采空区的探查装置，该装置包括浅层地震散射装置、钻孔数字成像装置、微处理器；浅层地震散射装置包括信号采集器和数据处理单元；
通过信号采集器获取地震波激励数据，根据地震散射网格间距和数据
处理单元获取的数据布置地震波激励正交网阵，通过激震获得地震散
射剖面数据，采用合成孔径偏移成像技术，通过微处理器来建立地震
散射三维正交立体图，分析地层、断裂构造和采空区分布；
根据已构建的地震散射三维正交立体图设置优化钻孔点，通过钻孔数字成像装置重构采空区三维分布体，分析采空区分布和体积，从而获得采空区的具***置及其范围。
另外，所述信号采集器具有24通道，采样间隔20微秒、采样长度120K。
另外，所述钻孔数字成像装置包括激光探头、线缆、定向杆、罗盘和微型计算机；该激光探头包括激光发射器和激光接收器，测量范围100m，精度5cm，旋转速率60°/s。
如图1所示，还提供了一种采用这种资源采空区的探查装置的方法，包括以下步骤：
(1)选取资源抽、开采严重区域，确定地层岩性和水文地质状况；
(2)根据地层岩性和水文地质状况，计算地震散射网格间距λ/3，其中λ＝V·T，λ为波长，V为波速，T为周期；
(3)根据地震散射网格间距和数据处理单元获取的数据布置地震波激励正交网阵，通过激震获得地震散射剖面数据，采用合成孔径偏移成像技术，通过微处理器来建立地震散射三维正交立体图，分析地层、断裂构造和采空区分布；
(4)根据已构建的地震散射三维正交立体图，确定疑似采空区具***置和分布情况，设置优化钻孔点；
(5)根据优化钻孔点，通过钻孔数字成像装置重构采空区三维分布体，分析采空区分布和体积，从而获得采空区的具***置及其范围。
本发明采用浅层地震散射装置和钻孔数字成像装置，首先确定网阵网格间距，布设若干测线形成地震波激励正交网阵；通过激震获得每条测线的地震散射地层剖面数据，生成三维正交立体图；进而设置优化钻孔点；接下来利用钻孔进行数字成像扫描，获得钻孔数字图像及数据结果，得到采空区具体分布和体积等信息；最后，获取采空区的位置及范围界定；因此该探查装置操作方便、探查方法简单，探查结果可靠，能够实现资源抽、开采后城市沉陷、矿山塌陷等遗留空区的快速、精准探明。
另外，所述步骤(2)中，V＝2000m/s～3000m/s，T＝0.002s。
另外，所述步骤(2)中，网格间距为1.5m。
另外，所述步骤(4)中，以最大采空区优先钻探为原则，设置优化钻孔点。
如图2所示，整体实施过程为：浅层地震散射剖面→构建三维正交立体图→疑似采空区确定→钻孔数字成像→采空区三维分布体→采空区位置及范围→提出治理措施。具体实施过程如下：
1.搜集、分析工程地质及水文地质工作成果，选取资源抽、开采严重区域，确定地层岩性和水文地质状况。
2.结合采空区岩性分布特征，计算地震散射网格间距(λ＝V·T，取λ/3，其中，λ为波长，V为波速，T为周期，砂、泥岩波速取V＝2000m/s～3000m/s，周期T取0.002s，网格间距取1.5m)。
3.布置地震波激励网阵，根据不同地震散射剖面数据，采用合成孔径偏移成像技术，建立地震散射三维正交立体图，分析地层、断裂构造和采空区分布。
4.根据已构建地震散射三维正交立体图，确定疑似采空区具***置和分布情况，以最大采空区优先钻探为原则，优化钻孔点设置。
5.根据优化钻孔点设置方案，利用钻孔数字成像技术，重构采空区三维分布体，分析采空区分布和体积等信息，查明采空区的具***置及其范围。
6.形成基于浅层地震散射与钻孔数字成像相结合的空区探测技术和范围界定方法，提出空区精细、快速探测和范围界定技术方案。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。
Claims (7)
1.一种资源采空区的探查装置，其特征在于：该装置包括浅层地震散射装置、钻孔数字成像装置、微处理器；浅层地震散射装置包括信号采集器和数据处理单元；
通过信号采集器获取地震波激励数据，根据地震散射网格间距和数据处理单元获取的数据布置地震波激励正交网阵，通过激震获得地震散射剖面数据，采用合成孔径偏移成像技术，通过微处理器来建立地震散射三维正交立体图，分析地层、断裂构造和采空区分布；
根据已构建的地震散射三维正交立体图设置优化钻孔点，通过钻孔数字成像装置重构采空区三维分布体，分析采空区分布和体积，从而获得采空区的具***置及其范围。
2.根据权利要求1所述的资源采空区的探查装置，其特征在于：所述信号采集器具有24通道，采样间隔20微秒、采样长度120K。
3.根据权利要求1所述的资源采空区的探查装置，其特征在于：所述钻孔数字成像装置包括激光探头、线缆、定向杆、罗盘和微型计算机；该激光探头包括激光发射器和激光接收器，测量范围100m，精度5cm，旋转速率60°/s。
4.一种采用根据权利要求1所述的资源采空区的探查装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)选取资源抽、开采严重区域，确定地层岩性和水文地质状况；
(2)根据地层岩性和水文地质状况，计算地震散射网格间距λ/3，其中λ＝V·T，λ为波长，V为波速，T为周期；
(3)根据地震散射网格间距和数据处理单元获取的数据布置地震波激励正交网阵，通过激震获得地震散射剖面数据，采用合成孔径偏移成像技术，通过微处理器来建立地震散射三维正交立体图，分析地层、断裂构造和采空区分布；
(4)根据已构建的地震散射三维正交立体图，确定疑似采空区具***置和分布情况，设置优化钻孔点；
(5)根据优化钻孔点，通过钻孔数字成像装置重构采空区三维分布体，分析采空区分布和体积，从而获得采空区的具***置及其范围。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，V＝2000m/s～3000m/s，T＝0.002s。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，网格间距为1.5m。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，以最大采空区优先钻探为原则，设置优化钻孔点。
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| CN201510037465.9A CN104614770A (zh) | 2015-01-26 | 2015-01-26 | 一种资源采空区的探查装置及方法 |
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| CN201510037465.9A CN104614770A (zh) | 2015-01-26 | 2015-01-26 | 一种资源采空区的探查装置及方法 |
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| CN201510037465.9A Pending CN104614770A (zh) | 2015-01-26 | 2015-01-26 | 一种资源采空区的探查装置及方法 |
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