基于高頻雷達波的煤巖層位識別與追蹤方法研究

許獻磊,王一丹,朱鵬橋,馬 正

(1.中國礦業大學(北京) 煤炭資源與安全開采國家重點實驗室，北京 100083；2.中國礦業大學(北京) 地球科學與測繪工程學院，北京 100083)

0 引 言

因此，筆者提出了一種基于高頻雷達波的煤巖層位識別方法和以“窗口算子”為核心的追蹤算法，根據“空氣-煤-巖”層的反射波特征，提出了煤巖層位種子點識別與定位算法，然后以三級“窗口算子”為核心實現煤巖界面的實時跟蹤。首先闡述煤巖層位探測工作原理，接著介紹煤巖層位的識別與定位方法，講述煤巖層位追蹤算法并進行物理模型試驗，隨后進行礦井煤巖探測試驗，最后對全文進行總結。

1 煤巖層位探測工作原理

基于高頻雷達波的煤巖層位探測原理是通過向煤層發射脈沖形式的高頻寬帶電磁波，電磁波在煤層傳播過程中遇到與煤存在電性差異的巖石層時發生反射，反射信號到達煤層上表面時由Rx(接收天線)感應接收，并經過超寬帶接收機的轉換、放大、量化后形成電磁回波(圖1)。根據電磁回波極性、幅度、走時等參數，采用相應的算法尋找到煤層與巖石層的分界面，從而計算出煤層的厚度，其中Tx為發射天線。

圖1 超寬帶電磁波煤巖識別原理示意Fig.1 Schematic of the principle of ultra-wideband electromagnetic wave coal and rock identification

地質雷達所發射電磁波的傳播取決于介質的電性，介質的電性主要有電導率μ和介電常數ε，前者主要影響電磁波的穿透(探測)深度，在電導率適中的情況下，后者決定電磁波在該物體中的傳播速度，因此，所謂電性界面也就是電磁波傳播的速度界面。……