礦井物探超前探測數(shù)據(jù)采集與處理方法

羅志龍，龔 珺

（1.江西省地質調查研究院，江西 南昌 330030；2.江西省地質環(huán)境監(jiān)測總站，江西 南昌 330000）

礦井物探超前探測方法是在礦井巷道中探查周圍空間不同形態(tài)、不同位置的地質構造的礦井物探發(fā)方法之一。礦井探測工作中工作環(huán)境更加艱苦，數(shù)據(jù)的采集要在高溫、高濕及高噪音的環(huán)境中完成，因此探測人員的勞動強度較大。同時探測工作面的空間狹窄業(yè)限制了傳統(tǒng)探測方法的布置和探測裝備的安裝，從而在一定程度上影響探測結果的準確定。隨著礦山開采逐漸向深部發(fā)展，更高的地應力、地溫及水壓對工作面的探測提出了更加嚴格的高要求、如何快速、安全、準確的進行數(shù)據(jù)采集和處理是超前探測方法中最重要的環(huán)節(jié)之一。本文通過對其數(shù)據(jù)采集及處理方法進行研究，為提高超前探測的探測精度提供幫助。

1 礦井物探超前探測數(shù)據(jù)采集

礦井物探超前探測主要是在巷道中利用直接或間接的方式向巷道掘進方向進行探測，對于超前探測數(shù)據(jù)采集可分為三種，分別是數(shù)據(jù)定位、圖形影像資料數(shù)字化及常規(guī)測量數(shù)據(jù)采集，下面對這三種方法分別進行研究說明。

1.1 數(shù)據(jù)定位

對數(shù)據(jù)的定位可借助全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)完成，這種數(shù)據(jù)信息采集的技術具有更高的精準度和更優(yōu)良的效益。根據(jù)衛(wèi)星定位的特點可將采集的數(shù)據(jù)信息分為直接數(shù)據(jù)信息和用戶數(shù)據(jù)信息[1]。直接數(shù)據(jù)信息是利用定位技術對礦井巷道中地形等數(shù)據(jù)信息進行采集，由于礦井周圍的邊界數(shù)據(jù)成現(xiàn)狀分布，因此可以根據(jù)邊長的長短情況靈活運用定位技術中的靜態(tài)和快速靜態(tài)對邊界數(shù)據(jù)進行采集，提高數(shù)據(jù)采集的精準度。對于用戶數(shù)據(jù)信息的采集可利用定位技術進行實時的動態(tài)信息獲取，保證測量模式與精準度與定位技術匹配，對于不同的坐標系統(tǒng)可以通過轉換基準坐標變換投影等方式實現(xiàn)超前探測要求的數(shù)據(jù)形式。

1.2 圖形影像資料數(shù)字化

礦井物探超前探測方法所需的數(shù)據(jù)資料還可以通過現(xiàn)有的資料進行采集，在對應城市及礦產企業(yè)中保留著大量的不同時間、不同比例的礦井地形圖、地質圖及影像資料等，將這些資料進行數(shù)字化處理也是構成超前探測的重要數(shù)據(jù)源之一。對于現(xiàn)有的圖形資料信息可通過掃面數(shù)字化和手扶跟蹤數(shù)字化的方式轉化為數(shù)據(jù)；對于現(xiàn)有的影響資料可通過掃描數(shù)字化的方式完成，從而為超前探測提供數(shù)據(jù)信息。

1.3 常規(guī)測量數(shù)據(jù)采集

常規(guī)測量數(shù)據(jù)采集主要是針對各種類型的經(jīng)緯測量儀器、電子速測儀器等設備，通過設備現(xiàn)實的數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)終端轉換為數(shù)字的形式進行自動的記錄礦井中巷道的各項參數(shù)信息，并通過計算機實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的傳輸和存儲[2]。同時，對于礦井周圍資源及環(huán)境的數(shù)據(jù)信息需要采用相應的地球物理和地球化學手段進行觀測，并將采集到的數(shù)據(jù)信息進行收集，繪制成相應的數(shù)據(jù)表格、數(shù)據(jù)曲線。

2 礦井物探超前探測數(shù)據(jù)處理方法

運用礦井物探超前探測采集到的數(shù)據(jù)信息需要進行相應的處理才能運用到探測當中，其處理過程主要包括數(shù)據(jù)預處理、文件生成、深度反演和結果校驗四個步驟，下面分別對著四個步驟進行研究，并將具體的操作步驟進行說明。

2.1 數(shù)據(jù)預處理

由于礦井中環(huán)境較地面更加復雜，干擾因素更多，在大多數(shù)情況下采集到的數(shù)據(jù)質量較差。因此，應當在盡可能排除施工干擾的情況下，對數(shù)據(jù)進行預處理是十分重要的。通過上文采集到的數(shù)據(jù)信息進行相應的預處理主要是對原始數(shù)據(jù)信息進行讀取，再通過相應計算得到準確的超前探測所需的數(shù)據(jù)信息。預處理的具體操作步驟為：首先選擇所需的數(shù)據(jù)信息類型，并從相應的文件格式中提取；其次將原始文件資料打開，并保存在相應位置，通過相應的軟件對數(shù)據(jù)進行處理，并在文件名中標注具體的日期、相關類型參數(shù)符號等。

2.2 生成文件

在完成數(shù)據(jù)預處理后還要將相應的數(shù)據(jù)信息生成固定的文件格式，方便探測人員根據(jù)現(xiàn)場的信息記錄輸入正確的參數(shù)信息，從而實現(xiàn)對各個礦井斷面的生成。具體的操作步驟為：首先選擇經(jīng)過預處理后的數(shù)據(jù)所在的文件夾；將其存儲為斷面文件，并將預處理后的數(shù)據(jù)資料形成規(guī)定路徑的斷面文件；設定對應的參數(shù)信息，例如提取數(shù)據(jù)中的點數(shù)、測量點間距、起始點位置、間隔距離等；完成斷面文件生成。

2.3 深度反演

為了進一步保證超前探測結果的準確性，還需對生成的斷面文件進行深度反演。在文件中輸入對應的巷道面積、起始點轉換及轉換測點數(shù)量等基本參數(shù)信息，并對應其保存格式進行保存，完成高效的深度反演[3]。具體的反演步驟為：首先將斷面文件打開，軟件會自動生成相應的斷面測點數(shù)值；輸入相應轉換參數(shù)；將深度斷面文件存儲，并將轉換后的文件保存在指定的路徑當中；完成對數(shù)據(jù)的深度轉換。

2.4 結果校驗

由于在數(shù)據(jù)采集的過程中，會受到礦井巷道中金屬物質的電磁場干擾以及人為的施工影響，導致深度反演后的探測結果與實際的探測深度可能會存在較大的誤差，因此為了保證探測結果的準確性，還需要將其與實際的實驗及地質資料進行校正。再將校正后的準確結果進行保存。具體的校驗步驟為：將深度反演的文件打開，通過軟件自動生成測點數(shù)；結合礦井現(xiàn)場的實際地質資料輸入對應的起始和終止參數(shù)；保存對應路徑的深度斷面文件；完成探測結果校驗。

3 結語

通過礦井物探超前探測可以實現(xiàn)礦井物探遠程的施工設計和對物探資料的實時在線分析，并在一定程度上預測礦山生產結果，克服了傳統(tǒng)物探中工作人員人數(shù)及經(jīng)驗的不足，以及技術的時效性差等問題。充分發(fā)揮技術人員與先進技術各自的優(yōu)勢，推動產前探測的快速發(fā)展。