【采礦課件】煤礦1-14

1、 第十四章 煤礦地質(zhì)信息技術(shù) 第一節(jié) 礦井物探 第二節(jié) 數(shù)學(xué)地質(zhì) 第三節(jié) 遙感地質(zhì) 1第十四章 煤礦地質(zhì)信息技術(shù) 隨著近年來地質(zhì)信息技術(shù)的應(yīng)用，在煤礦地質(zhì)研究中，豐富了手段，提高了精度和可靠性。為煤礦安全生產(chǎn)提供了保障。第一節(jié) 礦井物探 礦井物探方法主要有坑透法、槽波地震、電透視、高密度測深等。一、坑道無線電波透視法（一）原理 坑道無線電波透視法是一種地下電磁波法，利用煤巖層電性的差異，老判斷工作面內(nèi)部地質(zhì)異常體的存在。 電阻率低的煤巖層對(duì)電磁波有強(qiáng)烈的吸收作用，在接收處形成一個(gè)訊號(hào)低質(zhì)區(qū)，交換接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的位置，圈定訊號(hào)低值區(qū)（陰影區(qū)）的位置，即煤巖層異常區(qū)。 2（二）應(yīng)用 坑道無線電波透

2、視法可用于探測陷落柱、巖漿巖侵入體、斷層、煤厚變化等多種地質(zhì)問題。1、定點(diǎn)法：固定發(fā)射機(jī)，接收機(jī)在不同部位接收訊號(hào)。2、同步法：發(fā)射機(jī)、接收機(jī)分別在運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷同步運(yùn)動(dòng)。兩種方法各有優(yōu)、缺點(diǎn)。 在煤礦生產(chǎn)過程中，坑道無線電波透視法取得了良好的效果，解決了許多實(shí)際問題，為煤礦企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 坑道無線電波透視法的發(fā)展：坑透儀向著大透距、智能化、CT成套技術(shù)的方向發(fā)展。電透視就是在坑道無線電波透視儀的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。二、槽波地震法 煤層與圍巖相比，其密度要小得多，所以，地震波的傳播速度在煤層中較低，形成一個(gè)明顯的低速槽。3 在煤層中激發(fā)的地震波，一部分在頂?shù)捉缑嫔喜粩喑霈F(xiàn)全反射，煤層

3、頂、底板是平行的，全反射就在頂?shù)装褰缑骈g多次反復(fù)進(jìn)行，從而形成一個(gè)沿煤層向遠(yuǎn)方傳播的特殊波槽波。 槽波不同界面時(shí)，發(fā)生波的反射和透射，利用槽波的這種變化，確定分界面的位置及規(guī)模槽波法的原理。 槽波法的分類：1、透射波法 在同一煤層的兩條巷道中，分別激發(fā)和接收槽波。根據(jù)槽波的強(qiáng)弱及速度變化，確定兩條巷道間有無構(gòu)造異常存在。 透射距離可達(dá)1000m，準(zhǔn)確率80以上。2、反射波法 在同一條巷道中，布置激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)，槽波遇到分界面時(shí)，根據(jù)槽波反射信號(hào)的速度和時(shí)間，確定界面的位置。4 特點(diǎn)：可超前探測。 探測距離可達(dá)400m，準(zhǔn)確率63以上。 實(shí)際工作中，上述兩種方法綜合運(yùn)用，效果更佳。三、地質(zhì)雷達(dá)

4、定向發(fā)射的高頻電磁波，在傳播過程中遇到界面時(shí)，將發(fā)生反射，根據(jù)接收到的反射波到達(dá)的時(shí)間及傳播速度，確定地質(zhì)體的位置，根據(jù)反射波的特性，進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別。 地質(zhì)雷達(dá)是超前探測的有效工具，探測距離40m。即可垂直探測，也可水平探測。精度高，目標(biāo)分辨率0.5m。 在井下可用于探測斷層、陷落柱、巖漿侵入體。四、其它物探方法1、瑞利波探測法 屬于一種淺層地質(zhì)勘探，其理論解譯有待進(jìn)一步加強(qiáng)。2、電磁場頻率測深法 屬于交流電法勘探。 還有高分辨率地震勘探、高密度測深勘探等方法。5第二 節(jié) 數(shù)學(xué)地質(zhì) 數(shù)學(xué)地質(zhì)是地質(zhì)學(xué)與數(shù)學(xué)間的 邊緣性學(xué)科，用數(shù)學(xué)方法研究地質(zhì)問題，解決地質(zhì)問題。一、多元統(tǒng)計(jì)分析 以大量隨機(jī)為研究對(duì)

5、象的 數(shù)學(xué)方法。 研究程序：收集、整理地質(zhì)數(shù)據(jù) 選擇數(shù)學(xué)模型 計(jì)算機(jī)處理 整理結(jié)果 地質(zhì)解譯 多元統(tǒng)計(jì)方法較多，如（1）地質(zhì)屬性的分析和綜合：回歸分析 、聚類分析、因子分析；（2）地質(zhì)特征的空間分布：趨勢面分析、單位向量場分析；（3）地質(zhì)變量的 時(shí)間變化：概型分析、時(shí)間序列分析；（4）地質(zhì)變量的空間相關(guān)：用于礦石品位及礦床儲(chǔ)量的一種統(tǒng)計(jì)分析方法。 6二、煤礦常用的多元統(tǒng)計(jì)分析方法（一）回歸分析 若要處理兩個(gè)變量X、Y之間的關(guān)系用一元線性回歸分析，其數(shù)學(xué)模型：Y=0 +1 X （0、1 常數(shù)） 給定一組實(shí)測數(shù)據(jù)，用最小二乘法求解0、1 的值。 得到一元線性回歸方程： abX 每組實(shí)測的數(shù)據(jù)（Xi

6、、Yi），均可由上式確定一個(gè)回歸值 ，Yi 、 的離差平方和Q（a，b）(yii)2 反映了全部觀測值與回歸直線的偏離程度。 回歸方程確定以后，要進(jìn)行檢驗(yàn)，看是否具有實(shí)際意義。 在實(shí)際問題中，因變量y往往與多個(gè)自變量有關(guān)，可利用多元回歸分析，但計(jì)算過程要復(fù)雜。（二）趨勢面分析 利用趨勢面分析，可以將區(qū)域性的變化規(guī)律與局部變化分開，有利于問題的研究和解決。7 例如：利用趨勢面分析地質(zhì)構(gòu)造： 每一個(gè)見煤點(diǎn)（鉆孔、巷道）有一組煤層標(biāo)高Z、平面坐標(biāo)（x、y），構(gòu)成一組空間數(shù)據(jù)（xi、yi、zi），其趨勢面方程： a0a1xa2y 用最小二乘原理，求出a0、a1、a2，從而確定趨勢面方程。 上式為二維一

7、次方程，還可以求二次、三次、四次.趨勢面方程。方程要進(jìn)行檢驗(yàn)。 用趨勢面圖分析全井田或礦區(qū)的煤層賦存狀況、標(biāo)高等，用偏差圖解釋局部異常（往往是構(gòu)造發(fā)育部位）。 一般情況下，趨勢面方程次數(shù)越高，與實(shí)際擬合越好，但要看P1次趨勢面對(duì)P次趨勢面有無新的貢獻(xiàn)（即回歸效果是否顯著）若無貢獻(xiàn)，就無需進(jìn)行P1次趨勢面分析。 數(shù)學(xué)地質(zhì)方法還有聚類分析、判別分析等。8第三節(jié) 遙感地質(zhì)一、概述（一）遙感技術(shù)1、概念：以現(xiàn)代技術(shù)手段對(duì)目標(biāo)進(jìn)行遙遠(yuǎn)感知的整個(gè)過程遙 感技術(shù)。 廣義的遙感技術(shù)：利用電磁輻射信息（發(fā)射、吸收、反射）、力場信息（重力、磁力）和機(jī)械波信息（地震波、聲波）對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行識(shí)別和探測。 狹義遙感技術(shù)：

8、電磁波輻射遙感技術(shù)。 遙感的方式有兩種： 被動(dòng)遙感：接收目標(biāo)物反射太陽輻射或自身發(fā)射的電磁波。根據(jù)其信息特征來識(shí)別目標(biāo)物性質(zhì)的遙感技術(shù)，如：攝影、攝像、紅外掃描等。9 主動(dòng)遙感：接收目標(biāo)物反射人工輻射的電磁波。并根據(jù)其信息特征來識(shí)別目標(biāo)物性質(zhì)的遙感技術(shù)，如：機(jī)載測試、雷達(dá)等。 遙感利用目標(biāo)物反射發(fā)射的電磁波波譜范圍：紫外、可見光、紅外線及部分微波。2、遙感技術(shù)系統(tǒng)的組成（1）星載系統(tǒng)：信息接收系統(tǒng)。 由遙感平臺(tái)（裝載傳感器的運(yùn)載工具）和傳感器組成。 根據(jù)遙感平臺(tái)的性質(zhì)不同，遙感技術(shù)可分為：A 航空遙感：遙感平臺(tái)為飛機(jī)、氣球。B 航天遙感：遙感平臺(tái)為衛(wèi)星。C 地面遙感：遙感平臺(tái)為地面遙感車。 傳感器為接收電磁波的儀器，包括攝像機(jī)、多波段攝影儀、掃描儀、側(cè)式雷達(dá)等。（2）地面系統(tǒng)：遙感信息接收和預(yù)處理系統(tǒng)。10（3）用戶系統(tǒng)：遙感信息分析解釋系統(tǒng)3、遙感的物理基礎(chǔ) 不同的地質(zhì)體因物質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，它們發(fā)射、吸收、反射和透射電磁波的特征也不同，利用這些特征來分析、判斷地質(zhì)體的存在，這就是遙感地質(zhì)的物理基礎(chǔ)。（二）遙感地質(zhì) 遙感技術(shù)和遙感資料載地質(zhì)工作中的應(yīng)用遙感地質(zhì)。1、鑒定巖石種類：不同的巖石反射和反射