一种用地质雷达检测铝矿直接顶板厚度的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112414290A(43)申请公布日2021.02.26(21)申请号202011278210.9(22)申请日2020.11.16(71)申请人中国铝业股份有限公司地址100082北京市西直门北大街62号(72)发明人赵坤余超刘建龙罗爽刘凝颖刘国斌杨继源(74)专利代理机构贵阳中新专利商标事务所52100代理人张成(51)Int.Cl.G01B7/06(2006.01)G01S13/88(2006.01)权利要求书1页说明书9页附图2页(54)发明名称一种用地质雷达检测铝矿直接顶板厚度的方法(57)摘要本发明公开了一种用地质雷达检测铝矿直接顶板厚度的方法，由放置在采场空区的发射天线将电信号转换为高频电磁波，并以宽频带短脉冲形式定向发送至顶板围岩中，而顶板围岩地层结构中不同介电常数的介质对高频电磁波具有不同的波阻能力，因此当顶板中介质介电常数不同时便会对高频电磁波产生折射和反射，反射回的能量将被接收天线所接收并转化为电信号。通过对采场使用SSP地质雷达对其进行了直接顶板厚度的测量，可以大致确定出矿层与岩层的分界面，从而可以较好的探测出直接顶板的厚度。为在采场回采作业过程中护顶矿留设厚度的确定及间柱留设位置提供技术支撑，同时地质雷达测定得出的数据能满足铝矿顶板安全控制综合技术研究过程中对顶板测定设备的试验要求。CN112414290ACN112414290A权利要求书1/1页1.一种用地质雷达检测铝矿直接顶板厚度的方法，其特征在于：所述方法为：由放置在采场空区的发射天线将电信号转换为高频电磁波，并以宽频带短脉冲形式定向发送至顶板围岩中，而顶板围岩地层结构中不同介电常数的介质对高频电磁波具有不同的波阻能力，因此当顶板中介质介电常数不同时便会对高频电磁波产生折射和反射，反射回的能量将被接收天线所接收并转化为电信号，通过分析雷达图像来确定矿体直接顶板和间接顶板的交界面位置，从而判断直接顶板厚度。2.根据权利要求1所述的用地质雷达检测铝矿直接顶板厚度的方法，其特征在于：所述地质雷达的雷达方程为：上式1中：PT、PR——分别为发射天线和接收天线的频率；GT、GR——分别为发射天线和接收天线的增益，一般GT＝GR；α——传播介质的衰减系数；λ——雷达子波在介质中传播的波长；R——天线距离障碍物的距离；g——障碍物的雷达波散射截面因子；当使用的地质雷达接收天线完全匹配时，耦合系数CM为1，则此时信噪比可表示为：上式2中：——背景噪声的功率谱密度，-13KB——Boltzman常数，一般取1.38×10J/K；FN——噪声系数；TO——系统温度；C、D——分别与雷达系统和介质性质有关。2CN112414290A说明书1/9页一种用地质雷达检测铝矿直接顶板厚度的方法技术领域[0001]本发明涉及一种铝矿直接顶板厚度测量方法，尤其涉及一种用地质雷达检测铝矿直接顶板厚度的方法，属于铝矿开采技术领域。背景技术[0002]矿山目前采用的留矿壁护顶房柱法，此采矿方法在地下铝土矿开采中仍处于起步摸索阶段，矿体顶板边界不清楚时，难以确定留设护顶矿壁的厚度，容易造成超采或欠挖，造成回采贫损指标高，降低了采出矿石品质，同时给回采安全带来严重的威胁。[0003]针对顶板岩层厚度的探测主要有以下几种手段：[0004]声波反射法：声波反射法主要设备为声波检测仪，声波检测仪由仪器硬件系统、数据采集控制系统和数据处理系统三大部分组成。硬件系统包括主机、声波发射和接收换能器及电源等组成；数据采集控制系统主要包括采样控制、工程参数设置、系统参数设置、文件管理等功能；数据处理系统主要包括显示\隐藏单列波形、声速(v)、声时(t)、能量(E)曲线、波形的拉伸与压缩、过程回放、声速层析成像处理软件。[0005]声波反射法被广泛应用于煤矿综采工作面顶煤厚度探测，主要是利用煤层与直接顶板岩性的差异导致声波传播的波速、频率等不同来判断煤层厚度。猫场矿直接顶板为粘土岩，间接顶板为含水白云岩，两者岩性差异较大，声波反射法探测直接顶板厚度是可行的。[0006]钻孔摄像法：钻孔摄像技术经历了钻孔照相(BPC)、钻孔摄像(BVC)和数字光学成像(DBOT)3个发展阶段，是目前应用和发展较快的一种技术。国际上最具代表性的2种数字光学成像系统是数字光学前景钻孔电视与数字式全景钻孔摄像系统。[0007]数字式全景钻孔摄像系统包括主机、探头等精密传感器件、线缆、分析软件等。该系统是把一自带光源的摄像探头放入地下钻孔中，可观测到地层岩性、岩石结构、活动性断层、岩层的完整性和原生裂隙的发育特征、受采动岩体裂缝带内岩层的裂缝发育宽度等等数据，通过软件分析系统及图像处理系统可将获取的信号转换成全景图片。数字式全景钻孔摄像系统具有高集成性