一種采煤地表裂縫形態(tài)的探測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采煤地表裂縫形態(tài)的探測(cè)方法，包括如下步驟：步驟1：在探測(cè)區(qū)域確定裂縫的分布范圍；步驟2：向待探測(cè)的所述裂縫中添加與探測(cè)雷達(dá)感應(yīng)的示蹤劑；步驟3：在待探測(cè)的所述裂縫的兩側(cè)均勻地布置有多條等間距的探測(cè)線；在待探測(cè)的所述裂縫的兩側(cè)分別選取一條所述探測(cè)線，并在其中一條所述探測(cè)線上布置所述發(fā)射天線，在另一條所述探測(cè)線上布置所述接收天線；步驟4：在待探測(cè)的所述裂縫的兩側(cè)同時(shí)勻速拖動(dòng)所述接收天線和所述發(fā)射天線，使所述接收天線和所述發(fā)射天線在待探測(cè)的所述裂縫的兩側(cè)沿著待探測(cè)的所述裂縫同步運(yùn)動(dòng)；步驟5：處理信號(hào)或圖像數(shù)據(jù)，得到待探測(cè)的所述裂縫的形態(tài)。
【專利說(shuō)明】一種采煤地表裂縫形態(tài)的探測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土壤和環(huán)境監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于示蹤劑的采煤地表裂縫形態(tài)的探測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]土地和煤炭資源是人類賴以生存和發(fā)展的重要資源和資產(chǎn)，煤炭資源的開發(fā)在為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)的同時(shí)，引發(fā)了地面沉陷、挖損、壓占等地質(zhì)災(zāi)害。在中國(guó)，煤炭的賦存條件多樣復(fù)雜，我國(guó)煤炭產(chǎn)量的90%以上多源自于井工開采，進(jìn)一步加劇了這種現(xiàn)象的存在。為了滿足經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需求，作為能源主體的煤炭資源采掘業(yè)迅猛發(fā)展，呈現(xiàn)出高強(qiáng)度開采、集群化等特點(diǎn)，土地?fù)p傷的范圍進(jìn)一步擴(kuò)展。
[0003]地裂縫作為煤炭資源開采后地表破壞的最直觀的表現(xiàn)形式，其發(fā)生發(fā)育規(guī)律與煤礦的開發(fā)建設(shè)活動(dòng)密切相關(guān)，越發(fā)受到社會(huì)各界的關(guān)注，特別是工作面或者采區(qū)邊界的地裂縫很難愈合，尤其是當(dāng)裂縫與采空區(qū)貫通時(shí)，容易發(fā)生漏風(fēng)、潰水、潰沙等安全事故，生產(chǎn)單位一般采用隨時(shí)監(jiān)測(cè)，沙土、矸石以及漿體的充填掩埋等措施，但治理效果往往不佳，存在“頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”的現(xiàn)象，其關(guān)鍵問(wèn)題就是松散層內(nèi)地裂縫的形態(tài)和地下擴(kuò)展程度不清楚。
[0004]目前，針對(duì)地裂縫的探測(cè)，部分學(xué)者利用彈性波、超聲波探測(cè)構(gòu)建體內(nèi)裂縫的深度，也有通過(guò)灌漿實(shí)地開挖的方式，但這種方式多用于結(jié)果檢驗(yàn)，還不能用于對(duì)待探測(cè)區(qū)域的裂縫形態(tài)的探測(cè)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種基于示蹤劑的采煤地表或采煤沉陷地裂縫形態(tài)的探測(cè)方法，通過(guò)向裂縫中灌注對(duì)電磁波敏感的示蹤劑，人為增大地裂縫與周圍土體的電性差異，利用高頻探測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)，較為準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)地裂縫形態(tài)的獲取，為礦區(qū)地裂縫的充填修復(fù)措施和方案提供科學(xué)的依據(jù)。
[0006]本發(fā)明技術(shù)方案提供的一種采煤地表裂縫形態(tài)的探測(cè)方法，包括如下步驟:步驟1:在探測(cè)區(qū)域確定裂縫的分布范圍，并選擇其中的一條或多條所述裂縫進(jìn)行探測(cè)；步驟2:向待探測(cè)的所述裂縫中添加與探測(cè)雷達(dá)感應(yīng)的示蹤劑，其中所述探測(cè)雷達(dá)包括雷達(dá)主機(jī)、發(fā)射天線和接收天線，所述發(fā)射天線和所述接收天線分別與所述雷達(dá)主機(jī)通信連接；步驟3:在待探測(cè)的所述裂縫的兩側(cè)均勻地布置有多條等間距的探測(cè)線；在待探測(cè)的所述裂縫的兩側(cè)分別選取一條所述探測(cè)線，被選取的兩條所述探測(cè)線與所述待探測(cè)的所述裂縫的距離相等，在其中一條所述探測(cè)線上布置所述發(fā)射天線，在另一條所述探測(cè)線上布置所述接收天線，所述發(fā)射天線與所述接收天線之間的連線與待探測(cè)的所述裂縫垂直；步驟4:在待探測(cè)的所述裂縫的兩側(cè)同時(shí)勻速拖動(dòng)所述接收天線和所述發(fā)射天線，使所述接收天線和所述發(fā)射天線在待探測(cè)的所述裂縫的兩側(cè)沿著待探測(cè)的所述裂縫同步運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，所述發(fā)射天線向所述接收天線發(fā)出第一信號(hào)數(shù)據(jù)，所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)待探測(cè)的所述裂縫及示蹤劑之后變?yōu)榈诙盘?hào)數(shù)據(jù)，所述接收天線接收到第二信號(hào)數(shù)據(jù)；步驟5:處理所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)及所述第二信號(hào)數(shù)據(jù)，得到待探測(cè)的所述裂縫的形態(tài)。
[0007]進(jìn)一步地，該探測(cè)方法還包括如下步驟:從距待探測(cè)的所述裂縫最近的所述探測(cè)線上到距待探測(cè)的所述裂縫最遠(yuǎn)的所述探測(cè)線上逐次執(zhí)行所述步驟3和步驟4，最后執(zhí)行所述步驟5，得到待探測(cè)的所述裂縫的形態(tài)。
[0008]進(jìn)一步地，所述步驟I中還包括步驟11:對(duì)待探測(cè)區(qū)域進(jìn)行沉陷預(yù)計(jì)，圈定所述裂縫的分布范圍，在此基礎(chǔ)上，綜合分析待探測(cè)區(qū)域覆巖巖性、開采方式、采礦地質(zhì)條件，并與相似的已采地區(qū)進(jìn)行對(duì)比分析，確定沉陷預(yù)計(jì)的相關(guān)參數(shù)，并對(duì)地表移動(dòng)變形進(jìn)行模擬，以水平拉伸值為依據(jù)，確定所述裂縫的分布范圍。
[0009]進(jìn)一步地，在所述步驟2中還包括步驟21:將所述示蹤劑緩慢灌入所述裂縫中，直至所述示蹤劑填充至地面標(biāo)高。
[0010]進(jìn)一步地，在所述步驟4中還包括步驟41:不斷調(diào)整采樣時(shí)窗、疊加次數(shù)及采樣率，在每條所述探測(cè)線上重復(fù)探測(cè)不少于3次。
[0011]進(jìn)一步地，所述探測(cè)雷達(dá)的中心頻率在50MHZ — 200MHZ之間。
[0012]進(jìn)一步地，所述示蹤劑為能夠增大與裂縫周圍土體介電常數(shù)差異的金屬粉或金屬砂或石膏衆(zhòng)體。。
[0013]進(jìn)一步地，所述石膏漿體由標(biāo)準(zhǔn)石膏粉與自來(lái)水的混合物而成，所述標(biāo)準(zhǔn)石膏粉與所述自來(lái)水的質(zhì)量比在1:1-3:2之間。
[0014]進(jìn)一步地，所述探測(cè)線與待探測(cè)的所述裂縫平行，且所述探測(cè)線的長(zhǎng)度大于待探測(cè)的所述裂縫的長(zhǎng)度。
[0015]進(jìn)一步地，在待探測(cè)的所述裂縫的每側(cè)布置有至少3條所述探測(cè)線，其中所述探測(cè)線中距離待探測(cè)的所述裂縫最遠(yuǎn)距離不超過(guò)lm。
[0016]采用上述技術(shù)方案，具有如下有益效果:
[0017]本發(fā)明提供的一種采煤地表裂縫形態(tài)的探測(cè)方法，提供了裂縫空間分布范圍的確定方法，為待探測(cè)對(duì)象提供了空間位置的參考，在此基礎(chǔ)上，采用高精度、高分辨率的高頻探測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)作為載體，并且通過(guò)改變裂縫周圍土體與孔隙之間的電性差異，通過(guò)示蹤劑的灌入，增大了地裂縫感性區(qū)域的對(duì)電磁波的響應(yīng)能力，為采煤地表裂縫的形態(tài)獲取提供了完整可靠的數(shù)據(jù)，進(jìn)而為研究采煤沉陷地裂縫的充填治理技術(shù)和工程的設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)支撐。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明提供的一種采煤地表裂縫形態(tài)的探測(cè)方法的步驟示意圖；
[0019]圖2為確定裂縫分布范圍示意圖；
[0020]圖3為探測(cè)線分布在待測(cè)裂縫兩側(cè)的示意圖；
[0021]圖4為使用探測(cè)雷達(dá)進(jìn)行探測(cè)的示意圖。
[0022]附圖標(biāo)記對(duì)照表:
[0023]1-煤層；2-巖層；3-地表；
[0024]4-裂縫；5-探測(cè)線；6-探測(cè)雷達(dá)；
[0025]61-雷達(dá)主機(jī)；62-發(fā)射天線；63-接收天線；
[0026]7-示蹤劑。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0028]如圖1-4所示，本發(fā)明提供的一種采煤地表裂縫形態(tài)的探測(cè)方法，包括如下步驟:
[0029]步驟1:在探測(cè)區(qū)域確定裂縫的分布范圍，并選擇其中的一條或多條裂縫4進(jìn)行探測(cè)；
[0030]步驟2:向待探測(cè)的裂縫4中添加與探測(cè)雷達(dá)6感應(yīng)的示蹤劑7，其中探測(cè)雷達(dá)6包括雷達(dá)主機(jī)61、發(fā)射天線62和接收天線63，發(fā)射天線62和接收天線63分別與雷達(dá)主機(jī)61通信連接；
[0031]步驟3:在待探測(cè)的裂縫4的兩側(cè)均勻地布置有多條等間距的探測(cè)線5 ;在待探測(cè)的裂縫4的兩側(cè)分別選取一條探測(cè)線5，被選取的兩條探測(cè)線5與待探測(cè)的裂縫4的距離相等，在其中一條探測(cè)線5上布置發(fā)射天線62，在另一條探測(cè)線5上布置接收天線63，發(fā)射天線62與接收天線63之間的連線與待探測(cè)的裂縫4垂直；
[0032]步驟4:在待探測(cè)的裂縫4的兩側(cè)同時(shí)勻速拖動(dòng)接收天線63和發(fā)射天線62，使接收天線63和發(fā)射天線62在待探測(cè)的裂縫4的兩側(cè)沿著待探測(cè)的裂縫4同步運(yùn)動(dòng)，
[0033]同時(shí)，發(fā)射天線62向接收天線63發(fā)出第一信號(hào)數(shù)據(jù)，第一信號(hào)數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)待探測(cè)的裂縫4及示蹤劑7之后變?yōu)榈诙盘?hào)數(shù)據(jù)，接收天線63接收到第二信號(hào)數(shù)據(jù)；
[0034]步驟5:處理第一信號(hào)數(shù)據(jù)及第二信號(hào)數(shù)據(jù)，得到待探測(cè)的裂縫4的形態(tài)。
[0035]本發(fā)明提供的一種采煤地表裂縫形態(tài)的探測(cè)方法主要用于采煤地表裂縫的形態(tài)探測(cè)，裂縫形態(tài)是指裂縫寬度、深度、擴(kuò)展度等方面的形狀和狀態(tài)。
[0036]該探測(cè)方法包含以下步驟:
[0037](I)在探測(cè)區(qū)域確定裂縫4的分布范圍，并選擇其中的一條或多條裂縫4進(jìn)行探測(cè)。
[0038](2)示蹤劑7的選擇:示蹤劑7能夠增大與裂縫周圍土體介電常數(shù)差異，且易于被探測(cè)雷達(dá)6響應(yīng)。向待探測(cè)裂縫4中增加對(duì)電磁波響應(yīng)程度敏感的示蹤劑7，人為增加裂縫4與周圍土體的電性差異，提高電磁波在裂縫-土壤接觸面的反射系數(shù)，以獲取更加豐富地裂縫信息。
[0039](3)探測(cè)線5的布置:在裂縫4的兩側(cè)布設(shè)多條等間距或近似等間距的探測(cè)線5，探測(cè)線5應(yīng)平行裂縫4在地表3上擴(kuò)展。優(yōu)選地，在裂縫4的兩側(cè)分別布設(shè)五條等間距或近似等間距的探測(cè)線5。
[0040](4)探測(cè)設(shè)備的選擇及現(xiàn)場(chǎng)布置:采用高精度的探測(cè)雷達(dá)6作為探測(cè)設(shè)備，利用其發(fā)射天線62發(fā)射、接收天線63接收的高頻的脈沖電磁波，實(shí)現(xiàn)裂縫4的隱伏形態(tài)(深度、擴(kuò)展等信息)的探測(cè)。
[0041]在裂縫4的兩側(cè)的分別選取一條探測(cè)線5，探測(cè)線5與裂縫4距離近似相等，在一條選取的探測(cè)線5上布設(shè)一臺(tái)發(fā)射天線62，在另一條探測(cè)線5上布置一臺(tái)接收天線63，發(fā)射天線62與接收天線63之間的連線與裂縫4應(yīng)近似垂直。在裂縫4的兩側(cè)同時(shí)勻速拖動(dòng)發(fā)射天線62與接收天線63，使接收天線63和發(fā)射天線62在待探測(cè)的裂縫4的兩側(cè)沿著待探測(cè)的裂縫4同步運(yùn)動(dòng)，
[0042]同時(shí)，發(fā)射天線62向接收天線63發(fā)出第一信號(hào)數(shù)據(jù)，第一信號(hào)數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)待探測(cè)的裂縫4及示蹤劑7之后變?yōu)榈诙盘?hào)數(shù)據(jù)，接收天線63接收到第二信號(hào)數(shù)據(jù)，
[0043](5)探測(cè)效果:通過(guò)配套軟件，對(duì)探測(cè)雷達(dá)獲得的第一信號(hào)數(shù)據(jù)及第二信號(hào)數(shù)據(jù)或由第一信號(hào)數(shù)據(jù)及第二信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提取裂縫4的信息，獲取裂縫4的深度以及在不同層位裂縫4的擴(kuò)展程度，通過(guò)三維可視化建模，最終得到裂縫4的形態(tài)或裂縫形態(tài)剖面的描述。
[0044]由此，本發(fā)明提供的一種采煤地表裂縫形態(tài)的探測(cè)方法，提供了裂縫空間分布范圍的確定方法，為待探測(cè)對(duì)象提供了空間位置的參考，在此基礎(chǔ)上，采用高精度、高分辨率的高頻探測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)作為載體，并且通過(guò)改變裂縫周圍土體與孔隙之間的電性差異，通過(guò)示蹤劑的灌入，增大了地裂縫感性區(qū)域的對(duì)電磁波的響應(yīng)能力，為采煤地表裂縫的形態(tài)獲取提供了完整可靠的數(shù)據(jù)，進(jìn)而為研究采煤沉陷地裂縫的充填治理技術(shù)和工程的設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)支撐。
[0045]較佳地，該探測(cè)方法還包括如下步驟:從距待探測(cè)的裂縫4最近的探測(cè)線5上到距待探測(cè)的裂縫4最遠(yuǎn)的探測(cè)線5上逐次執(zhí)行步驟3和步驟4，最后執(zhí)行步驟5，得到待探測(cè)的裂縫4的形態(tài)。
[0046]從距離待探測(cè)裂縫4最近的一條探測(cè)線5開始測(cè)量，直至距待探測(cè)的裂縫4最遠(yuǎn)的探測(cè)線5上測(cè)量完成，在每條探測(cè)線5上，均執(zhí)行逐次執(zhí)行步驟3和步驟4，最后執(zhí)行步驟5，以更全面的得到待探測(cè)的裂縫4的形態(tài)。
[0047]較佳地，上述步驟I中還包括步驟11:
[0048]對(duì)待探測(cè)區(qū)域進(jìn)行沉陷預(yù)計(jì)，圈定裂縫4的分布范圍:綜合分析待探測(cè)區(qū)域覆巖巖性、結(jié)構(gòu)、開采方式、采礦地質(zhì)條件，并與相似的已采地區(qū)進(jìn)行對(duì)比分析，確定沉陷預(yù)計(jì)的相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行地表移動(dòng)變形進(jìn)行模擬，以水平拉伸值為依據(jù)，確定所述裂縫的空間分布范圍。
[0049]具體地，利用開采沉陷學(xué)的概率積分法對(duì)擬探測(cè)區(qū)域進(jìn)行沉陷預(yù)計(jì)，初步圈定裂縫4的分布范圍。利用礦區(qū)綜合采掘工程平面圖，結(jié)合礦山企業(yè)的開采計(jì)劃，確定擬探測(cè)區(qū)域；在此基礎(chǔ)上，綜合分析擬探測(cè)區(qū)域覆巖巖性、結(jié)構(gòu)以及采礦地質(zhì)條件，并與相似的已采地區(qū)進(jìn)行對(duì)比分析，確定沉陷預(yù)計(jì)的相關(guān)參數(shù)，利用概率積分法對(duì)地表移動(dòng)變形進(jìn)行模擬，以水平拉伸值為依據(jù)，確定裂縫的分布范圍，形成圖2。最下面是煤層1，上面是η層巖層2，再上面是地表3，裂縫4形成在地表3上。
[0050]具體建模模擬如下:利用礦區(qū)采掘綜合平面圖，提取出擬探測(cè)工作面邊界的4個(gè)拐點(diǎn)坐標(biāo)和邊界，形成CAD圖件；根據(jù)工作面的回采地質(zhì)說(shuō)明書，綜合分析煤層上覆巖石的巖性和結(jié)構(gòu)，獲取煤層的埋深h，煤層傾角等采礦地質(zhì)條件，在鄰近礦區(qū)尋找與之相似的若干工作面(已采)的地表移動(dòng)變形規(guī)律，進(jìn)行類比分析，確定該工作面開采所形成地表移動(dòng)變形規(guī)律的預(yù)計(jì)參數(shù)，包含下沉系數(shù)q、水平移動(dòng)系數(shù)b、主要影響角正切tan β以及拐點(diǎn)偏移距；在此基礎(chǔ)上，利用MSPS沉陷預(yù)報(bào)軟件進(jìn)行開采沉陷預(yù)計(jì)，以水平拉伸值3mm/m作為裂縫產(chǎn)生的閾值，獲取裂縫4分布的區(qū)域與范圍，提取出特征點(diǎn)的空間坐標(biāo)。
[0051]預(yù)計(jì)的拉伸變形應(yīng)大于某一閾值，該閾值作為地裂縫產(chǎn)生的臨界條件，表土為塑性較大的粘土，該閾值應(yīng)大于對(duì)于表土為塑性較小的砂質(zhì)粘土和粘土質(zhì)砂時(shí),該閾值應(yīng)大于3mm/m。
[0052]裂縫4的分布區(qū)域應(yīng)結(jié)合地下采礦、覆巖結(jié)構(gòu)等多項(xiàng)指標(biāo)，開采沉陷預(yù)計(jì)應(yīng)包含下沉系數(shù)、水平移動(dòng)系數(shù)、主要影響角正切以及拐點(diǎn)偏移距等主要參數(shù)，可選擇MSPS沉陷預(yù)報(bào)系統(tǒng)作為載體。
[0053]較佳地，在上述步驟2中還包括步驟21:將示蹤劑7緩慢灌入裂縫4中，直至示蹤劑7填充至地面標(biāo)高。示蹤劑7能夠增加裂縫與周圍土體的電性差異，提高電磁波在裂縫-土壤接觸面的反射系數(shù)，將示蹤劑7緩慢灌注裂縫4中，直至填充填至地面標(biāo)高，有利于提高電磁波在裂縫-土壤接觸面的反射系數(shù)，監(jiān)測(cè)雷達(dá)發(fā)出的第一信號(hào)與接收到的第二信號(hào)之間的變化。
[0054]較佳地，在上述步驟4中還包括步驟41:
[0055]不斷調(diào)整采樣時(shí)窗、疊加次數(shù)及采樣率，在每條探測(cè)線5上重復(fù)探測(cè)不少于3次。操作時(shí)，兩個(gè)工作人員以等步距勻速的發(fā)射天線和接收天線，盡量避免陡動(dòng)現(xiàn)象的出現(xiàn)，雷達(dá)主機(jī)操作人員在雷達(dá)主機(jī)61上標(biāo)注測(cè)線的起始位置，不斷調(diào)整采樣時(shí)窗、疊加次數(shù)以及采樣率等采樣參數(shù)，每組相同的采樣參數(shù)條件，重復(fù)探測(cè)3次，以期獲得最佳的雷達(dá)信號(hào)數(shù)據(jù)或圖像數(shù)據(jù)。
[0056]較佳地，探測(cè)雷達(dá)6的中心頻率在50MHZ — 200MHZ之間。根據(jù)被探測(cè)區(qū)域土壤含量等質(zhì)地信息，在兼顧探測(cè)深度和探測(cè)精度的前提下，選擇中心頻率為50MHZ — 200MHZ的探測(cè)雷達(dá)6作為信息獲取的載體，且對(duì)于裂縫4探測(cè)，不能采用收發(fā)一體的天線系統(tǒng)，發(fā)射天線62和接收天線63應(yīng)分離，發(fā)射天線62和接收天線63中心頻率均在5OMHZ — 2OOMHZ之間。
[0057]較佳地，示蹤劑7為能夠增大與裂縫周圍土體介電常數(shù)差異的金屬粉或金屬砂或石膏衆(zhòng)體。金屬粉或金屬砂的顆粒粒徑在0.5mm-3mm之間。
[0058]不蹤劑7可以選取對(duì)電磁波敏感的金屬質(zhì)地的粉、砂質(zhì)材料，例如鐵砂等，顆粒粒徑應(yīng)在0.5mm-3mm之間，利于將示蹤劑7灌注入裂縫4。
[0059]由于上述金屬粉或砂價(jià)格較高，也可以優(yōu)選選擇石膏漿體，降低使用成本。
[0060]較佳地，石膏漿體由標(biāo)準(zhǔn)石膏粉與自來(lái)水的混合物而成，標(biāo)準(zhǔn)石膏粉與自來(lái)水的質(zhì)量比在1:1-3:2之間。S卩，石膏楽:體由標(biāo)準(zhǔn)石膏粉與自來(lái)水按照質(zhì)量比在1:1-3:2之間任意組合混合而成。石膏漿體價(jià)格低廉，可以大大地降低探測(cè)成本。
[0061]較佳地，如圖3-4所示，探測(cè)線5與待探測(cè)的裂縫4平行，且探測(cè)線5的長(zhǎng)度大于待探測(cè)的裂縫4的長(zhǎng)度。根據(jù)被灌注的裂縫4的長(zhǎng)度，平行于裂縫4兩側(cè)布設(shè)等間距的探測(cè)線5，探測(cè)線5的長(zhǎng)度大于待探測(cè)的裂縫4的長(zhǎng)度。優(yōu)選地，探測(cè)線5的長(zhǎng)度約為裂縫4的2倍，探測(cè)線5的起始端分別超出灌注裂縫4長(zhǎng)度的一半，提高探測(cè)精度。
[0062]較佳地，在待探測(cè)的裂縫4的每側(cè)布置有至少3條探測(cè)線5，其中探測(cè)線5中距離待探測(cè)的裂縫4最遠(yuǎn)距離不超過(guò)lm。探測(cè)線5距離裂縫4的最遠(yuǎn)距離不宜超過(guò)lm，每側(cè)布設(shè)不少于3條探測(cè)線4，可以更好地探測(cè)出裂縫狀態(tài)。
[0063]本發(fā)明提供的一種采煤地表裂縫形態(tài)的探測(cè)方法，通過(guò)向裂縫中灌注對(duì)電磁波敏感的示蹤劑，人為增大地裂縫與周圍土體的電性差異，利用高頻探測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)，較為準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)地裂縫形態(tài)的獲取，為礦區(qū)地裂縫的充填修復(fù)措施和方案提供科學(xué)的依據(jù)。
[0064]根據(jù)需要，可以將上述各技術(shù)方案進(jìn)行結(jié)合，以達(dá)到最佳技術(shù)效果。
[0065]以上所述的僅是本發(fā)明的原理和較佳的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在本發(fā)明原理的基礎(chǔ)上，還可以做出若干其它變型，也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種采煤地表裂縫形態(tài)的探測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:在探測(cè)區(qū)域確定裂縫的分布范圍，并選擇其中的一條或多條所述裂縫進(jìn)行探測(cè)； 步驟2:向待探測(cè)的所述裂縫中添加與探測(cè)雷達(dá)感應(yīng)的示蹤劑，其中所述探測(cè)雷達(dá)包括雷達(dá)主機(jī)、發(fā)射天線和接收天線，所述發(fā)射天線和所述接收天線分別與所述雷達(dá)主機(jī)通信連接； 步驟3:在待探測(cè)的所述裂縫的兩側(cè)均勻地布置有多條等間距的探測(cè)線；在待探測(cè)的所述裂縫的兩側(cè)分別選取一條所述探測(cè)線，被選取的兩條所述探測(cè)線與所述待探測(cè)的所述裂縫的距離相等，在其中一條所述探測(cè)線上布置所述發(fā)射天線，在另一條所述探測(cè)線上布置所述接收天線，所述發(fā)射天線與所述接收天線之間的連線與待探測(cè)的所述裂縫垂直； 步驟4:在待探測(cè)的所述裂縫的兩側(cè)同時(shí)勻速拖動(dòng)所述接收天線和所述發(fā)射天線，使所述接收天線和所述發(fā)射天線在待探測(cè)的所述裂縫的兩側(cè)沿著待探測(cè)的所述裂縫同步運(yùn)動(dòng)， 同時(shí)，所述發(fā)射天線向所述接收天線發(fā)出第一信號(hào)數(shù)據(jù)，所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)待探測(cè)的所述裂縫及示蹤劑之后變?yōu)榈诙盘?hào)數(shù)據(jù)，所述接收天線接收到第二信號(hào)數(shù)據(jù)； 步驟5:處理所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)及所述第二信號(hào)數(shù)據(jù)，得到待探測(cè)的所述裂縫的形態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采煤地表裂縫形態(tài)的探測(cè)方法，其特征在于，該探測(cè)方法還包括如下步驟:從距待探測(cè)的所述裂縫最近的所述探測(cè)線上到距待探測(cè)的所述裂縫最遠(yuǎn)的所述探測(cè)線上逐次執(zhí)行所述步驟3和步驟4，最后執(zhí)行所述步驟5，得到待探測(cè)的所述裂縫的形態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采煤地表裂縫形態(tài)的探測(cè)方法，其特征在于，所述步驟I中還包括步驟11: 對(duì)待探測(cè)區(qū)域進(jìn)行沉陷預(yù)計(jì)，圈定所述裂縫的分布范圍，在此基礎(chǔ)上，綜合分析待探測(cè)區(qū)域覆巖巖性、結(jié)構(gòu)、開采方式、采礦地質(zhì)條件，并與相似的已采地區(qū)進(jìn)行對(duì)比分析，確定沉陷預(yù)計(jì)的相關(guān)參數(shù)，并對(duì)地表移動(dòng)變形進(jìn)行模擬，以水平拉伸值為依據(jù)，確定所述裂縫的分布范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采煤地表裂縫形態(tài)的探測(cè)方法，其特征在于，在所述步驟2中還包括步驟21: 將所述示蹤劑緩慢灌入所述裂縫中，直至所述示蹤劑填充至地面標(biāo)高。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采煤地表裂縫形態(tài)的探測(cè)方法，其特征在于，在所述步驟4中還包括步驟41: 不斷調(diào)整采樣時(shí)窗、疊加次數(shù)及采樣率，在每條所述探測(cè)線上重復(fù)探測(cè)不少于3次。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采煤地表裂縫形態(tài)的探測(cè)方法，其特征在于，所述探測(cè)雷達(dá)的中心頻率在50MHZ — 200MHZ之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種采煤地表裂縫形態(tài)的探測(cè)方法，其特征在于，所述示蹤劑為能夠增大與裂縫周圍土體介電常數(shù)差異的金屬粉或金屬砂或石膏漿體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種采煤地表裂縫形態(tài)的探測(cè)方法，其特征在于，所述石膏漿體由標(biāo)準(zhǔn)石膏粉與自來(lái)水的混合物而成，所述標(biāo)準(zhǔn)石膏粉與所述自來(lái)水的質(zhì)量比在1:1-3:2 之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采煤地表裂縫形態(tài)的探測(cè)方法，其特征在于，所述探測(cè)線與待探測(cè)的所述裂縫平行，且所述探測(cè)線的長(zhǎng)度大于待探測(cè)的所述裂縫的長(zhǎng)度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采煤地表裂縫形態(tài)的探測(cè)方法，其特征在于，在待探測(cè)的所述裂縫的每側(cè)布置有至少3條所述探測(cè)線，其中所述探測(cè)線中距離待探測(cè)的所述裂縫最遠(yuǎn)距離不超過(guò)lm。
【文檔編號(hào)】G01V3/12GK104267449SQ201410469614
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】胡振琪, 顧大釗, 楊俊哲, 賀安民, 何瑞敏, 王新靜, 郭雨明 申請(qǐng)人:中國(guó)神華能源股份有限公司, 神華神東煤炭集團(tuán)有限責(zé)任公司, 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)