【大学】煤矿地质信息技术

1、. 第十四章第十四章 煤矿地质信息技术煤矿地质信息技术 第一节第一节 矿井物探矿井物探 第二节第二节 数学地质数学地质 第三节第三节 遥感地质遥感地质 .第十四章第十四章 煤矿地质信息技术煤矿地质信息技术 随着近年来地质信息技术的应用，在煤矿地质研究中，丰富了手段，提高了精度和可靠性。为煤矿安全生产提供了保障。第一节第一节 矿井物探矿井物探 矿井物探方法主要有坑透法、槽波地震、电透视、高密度测深等。一、坑道无线电波透视法一、坑道无线电波透视法（一）原理（一）原理 坑道无线电波透视法是一种地下电磁波法，利用煤岩层电性的差异，老判断工作面内部地质异常体的存在。 电阻率低的煤岩层对电磁波有强烈的吸收

2、作用，在接收处形成一个讯号低质区，交换接收机和发射机的位置，圈定讯号低值区（阴影区）的位置，即煤岩层异常区。 .（二）应用（二）应用 坑道无线电波透视法可用于探测陷落柱、岩浆岩侵入体、断层、煤厚变化等多种地质问题。1、定点法：固定发射机，接收机在不同部位接收讯号。2、同步法：发射机、接收机分别在运输巷、回风巷同步运动。两种方法各有优、缺点。 在煤矿生产过程中，坑道无线电波透视法取得了良好的效果，解决了许多实际问题，为煤矿企业带来了显著的经济效益。 坑道无线电波透视法的发展：坑透仪向着大透距、智能化、CT成套技术的方向发展。电透视就是在坑道无线电波透视仪的基础上发展起来的。二、槽波地震法二、槽波

3、地震法 煤层与围岩相比，其密度要小得多，所以，地震波的传播速度在煤层中较低，形成一个明显的低速槽。. 在煤层中激发的地震波，一部分在顶底界面上不断出现全反射，煤层顶、底板是平行的，全反射就在顶底板界面间多次反复进行，从而形成一个沿煤层向远方传播的特殊波槽波。 槽波不同界面时，发生波的反射和透射，利用槽波的这种变化，确定分界面的位置及规模槽波法的原理。 槽波法的分类：1、透射波法 在同一煤层的两条巷道中，分别激发和接收槽波。根据槽波的强弱及速度变化，确定两条巷道间有无构造异常存在。 透射距离可达1000m，准确率80以上。2、反射波法 在同一条巷道中，布置激发点和接收点，槽波遇到分界面时，根据槽

4、波反射信号的速度和时间，确定界面的位置。. 特点：可超前探测。 探测距离可达400m，准确率63以上。 实际工作中，上述两种方法综合运用，效果更佳。三、地质雷达三、地质雷达 定向发射的高频电磁波，在传播过程中遇到界面时，将发生反射，根据接收到的反射波到达的时间及传播速度，确定地质体的位置，根据反射波的特性，进行目标识别。 地质雷达是超前探测的有效工具，探测距离40m。即可垂直探测，也可水平探测。精度高，目标分辨率。 在井下可用于探测断层、陷落柱、岩浆侵入体。四、其它物探方法四、其它物探方法1、瑞利波探测法 属于一种浅层地质勘探，其理论解译有待进一步加强。2、电磁场频率测深法 属于交流电法勘探。

5、 还有高分辨率地震勘探、高密度测深勘探等方法。.第二第二 节节 数学地质数学地质 数学地质是地质学与数学间的 边缘性学科，用数学方法研究地质问题，解决地质问题。一、多元统计分析一、多元统计分析 以大量随机为研究对象的 数学方法。 研究程序：收集、整理地质数据 选择数学模型 计算机处理 整理结果 地质解译 多元统计方法较多，如（1）地质属性的分析和综合：回归分析 、聚类分析、因子分析；（2）地质特征的空间分布：趋势面分析、单位向量场分析；（3）地质变量的 时间变化：概型分析、时间序列分析；（4）地质变量的空间相关：用于矿石品位及矿床储量的一种统计分析方法。 .二、煤矿常用的多元统计分析方法二、煤

6、矿常用的多元统计分析方法（一）回归分析（一）回归分析 若要处理两个变量X、Y之间的关系用一元线性回归分析，其数学模型：Y=0 +1 X （0、1 常数） 给定一组实测数据，用最小二乘法求解0、1 的值。 得到一元线性回归方程： abX 每组实测的数据（Xi、Yi），均可由上式确定一个回归值 ，Yi 、 的离差平方和Q（a，b）(yii)2 反映了全部观测值与回归直线的偏离程度。 回归方程确定以后，要进行检验，看是否具有实际意义。 在实际问题中，因变量y往往与多个自变量有关，可利用多元回归分析，但计算过程要复杂。（二）趋势面分析（二）趋势面分析 利用趋势面分析，可以将区域性的变化规律与局部变化分

7、开，有利于问题的研究和解决。. 例如：利用趋势面分析地质构造： 每一个见煤点（钻孔、巷道）有一组煤层标高Z、平面坐标（x、y），构成一组空间数据（xi、yi、zi），其趋势面方程： a0a1xa2y 用最小二乘原理，求出a0、a1、a2，从而确定趋势面方程。 上式为二维一次方程，还可以求二次、三次、四次.趋势面方程。方程要进行检验。 用趋势面图分析全井田或矿区的煤层赋存状况、标高等，用偏差图解释局部异常（往往是构造发育部位）。 一般情况下，趋势面方程次数越高，与实际拟合越好，但要看P1次趋势面对P次趋势面有无新的贡献（即回归效果是否显著）若无贡献，就无需进行P1次趋势面分析。 数学地质方法还有

8、聚类分析、判别分析等。.第三节第三节 遥感地质遥感地质一、概述一、概述（一）遥感技术（一）遥感技术1、概念：以现代技术手段对目标进行遥远感知的整个过程遥 感技术。 广义的遥感技术：利用电磁辐射信息（发射、吸收、反射）、力场信息（重力、磁力）和机械波信息（地震波、声波）对目标物进行识别和探测。 狭义遥感技术：电磁波辐射遥感技术。 遥感的方式有两种： 被动遥感：接收目标物反射太阳辐射或自身发射的电磁波。根据其信息特征来识别目标物性质的遥感技术，如：摄影、摄像、红外扫描等。. 主动遥感：接收目标物反射人工辐射的电磁波。并根据其信息特征来识别目标物性质的遥感技术，如：机载测试、雷达等。 遥感利用目标物

9、反射发射的电磁波波谱范围：紫外、可见光、红外线及部分微波。2、遥感技术系统的组成（1）星载系统：信息接收系统。 由遥感平台（装载传感器的运载工具）和传感器组成。 根据遥感平台的性质不同，遥感技术可分为：A 航空遥感：遥感平台为飞机、气球。B 航天遥感：遥感平台为卫星。C 地面遥感：遥感平台为地面遥感车。 传感器为接收电磁波的仪器，包括摄像机、多波段摄影仪、扫描仪、侧式雷达等。（2）地面系统：遥感信息接收和预处理系统。.（3）用户系统：遥感信息分析解释系统3、遥感的物理基础 不同的地质体因物质结构不同，它们发射、吸收、反射和透射电磁波的特征也不同，利用这些特征来分析、判断地质体的存在，这就是遥感地质的物理基础。（二）遥感地质（二）遥感地质 遥感技术和遥感资料载地质工作中的应用遥感地质。1、鉴定岩石种类：不同的