CN107884836A - 一种无线电波透视法中吸收系数β的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线电波透视法中吸收系数β的计算方法，涉及煤矿物探技术领域，将工作面细分为网格状，计算每个网格中的吸收系数β值，绘制等值线图，从而方便读图，吸收系数的计算采用全新的方式，得到的吸收系数相较于以往的算法算出的要更为精确，从而对于后期的成图，提供基础。

Description

一种无线电波透视法中吸收系数β的计算方法

技术领域

本发明涉及煤矿物探技术领域，具体涉及无线电波透视法中吸收系数β的计算方法。

背景技术

在煤矿工作面探测中，无线电波透视因仪器轻便、数据采集方便迅速、所需人员较少、透视距离较大、探测效果显著，在煤矿开采中被广泛使用，被视为综采工作面首选的物探方法。

无线电波透视资料解释所依据的参数之一为吸收系数，在以往的坑透解释中，相比吸收系数，解释人员更愿意选择依据实测场强进行坑透解释，其原因为传统的吸收系数值是由求解病态方程组得到，如SIRT算法，这样获得的吸收系数值有较大的误差，最终成图效果不尽如人意，成果图层次较差。为此本文提出一种全新的求解吸收系数β值的计算方法，通过该方法得到吸收系数值较为准确，其成图效果层次较好、直观易读，对地质异常反应明显，坑透解释准确率高，为无线电波透视解释提供了一种全新的解释手段。

发明内容

本发明提供了一种无线电波透视法中吸收系数β的计算方法，通过该方法得到的吸收系数值比较准确，成图效果，层次好，直观。

一种无线电波透视法中吸收系数β的计算方法，包括如下步骤：

步骤1，在工作面中设置发射天线，对工作面进行无线电波透视探测，在工作面介质中任意接收点的磁场H的表达式为：

其中H₀为决定于发射功率和天线周围介质的初始场强，β为介质对电磁波能量的吸收系数，r为接收点与发射点的直线距离，sinθ为方向性因子，θ为发射天线轴与接收点方向间的夹角，水平煤层中任一点与发射天线轴的夹角始终为90°，对于倾斜煤层来说，发射点与接收点连线的倾角相当于煤层的伪倾角，θ为90°与伪倾角只差，在偏心角α≤30°的条件下，由于伪倾角变化很小，θ值可近似为常数。因此，对同一巷道中所有接收点的采集数据来说，sinθ可视为常数，得到下列式：

步骤2，假设一工作面地质条件理想，无地质异常，煤厚变化较小，对于这样的工作面可认为β为一定值，任一发射点对应场强最大值观测位置为发射点垂线所在位置O，对应的场强为H₁，接收点O与发射点A的距离为r₁，对于风巷和机巷平行的工作面，r₁即为工作面宽度，则O点的场强H₁表达式为：

步骤3，在接收段任选一个接收点，其至发射点A的距离为r_i，则该点的场强H_i的场强表达式为：

步骤4，通过将式(3)和式(4)相比，得到

再将式(5)得到的β，代入式(4)，简化后得到：

其中式(4)可变换简化为：

步骤5，将工作面沿着横向纵向划分成网格状，其中每一个单元网格吸收系数为β_xy，在工作面采集数据高值段，选取若干个探测路径1.2.3....n，通过式(6)计算多个初始发射场强H₀，取平均值把作为整个工作面的标准初始发射场强，即H₀为定值，再通过式(7)计算出其中一个网格在每条路径下的吸收系数值，然后取其中最大值表示为该网格的吸收系数，即：

进一步的，根据上述式(8)所获得的每个网格β_xy值绘制等值线图。

本发明的优点在于：本发明提出一种全新的求解吸收系数β值的计算方法，通过该方法得到吸收系数值较为准确，其成图效果层次较好、直观易读，对地质异常反应明显，异常区圈定较为容易，坑透解释准确率高，为无线电波透视解释提供了一种全新的解释手段。

附图说明

图1为本发明实施例1中的工作面的网格划分图；

图2为图1中任一网格内的通过不同探测路径计算得到的吸收系数值；

图3为本发明实施例1中β_xy值网格文件；

图4为本发明实施例1中根据数据得到的物探等值线图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合附图1-图4，一种无线电波透视法中吸收系数β的计算方法，包括如下步骤：

步骤1，在工作面中设置发射天线，对工作面进行无线电波透视探测，在工作面介质中任意接收点的磁场H的表达式为：

其中H₀为决定于发射功率和天线周围介质的初始场强，β为介质对电磁波能量的吸收系数，r为接收点与发射点的直线距离，sinθ为方向性因子，θ为发射天线轴与接收点方向间的夹角，水平煤层中任一点与发射天线轴的夹角始终为90°，对于倾斜煤层来说，发射点与接收点连线的倾角相当于煤层的伪倾角，θ为90°与伪倾角只差，在偏心角α≤30°的条件下，由于伪倾角变化很小，θ值可近似为常数。因此，对同一巷道中所有接收点的采集数据来说，sinθ可视为常数，得到下列式：

步骤2，假设一工作面地质条件理想，无地质异常，煤厚变化较小，对于这样的工作面可认为β为一定值，任一发射点对应场强最大值观测位置为发射点垂线所在位置O，对应的场强为H₁，接收点O与发射点A的距离为r₁，对于风巷和机巷平行的工作面，r₁即为工作面宽度，则O点的场强H₁表达式为：

步骤3，在接收段任选一个接收点，其至发射点A的距离为r_i，则该点的场强H_i的场强表达式为：

步骤4，通过将式(3)和式(4)相比，得到

再将式(5)得到的β，代入式(4)，简化后得到：

其中式(4)可变换简化为：

步骤5，将工作面沿着横向纵向划分成网格状，其中每一个单元网格吸收系数为β_xy，在工作面采集数据高值段，选取若干个探测路径1.2.3....n，通过式(6)计算多个初始发射场强H₀，取平均值把作为整个工作面的标准初始发射场强，即H₀为定值，再通过式(7)计算出其中一个网格在每条路径下的吸收系数值，然后取其中最大值表示为该网格的吸收系数，即：

进一步的，根据上述式(8)所获得的每个网格β_xy值绘制等值线图，如图4所示；

通过我们自有的软件能自动计算出一个工作面全部单元格的β_xy值，格式为dat，通过sufer可以打开编辑该文件，如图3所示。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种无线电波透视法中吸收系数β的计算方法，包括如下步骤：

步骤1，在工作面中设置发射天线，对工作面进行无线电波透视探测，在工作面介质中任意接收点的磁场H的表达式为：

其中H₀为决定于发射功率和天线周围介质的初始场强，β为介质对电磁波能量的吸收系数，r为接收点与发射点的直线距离，sinθ为方向性因子，θ为发射天线轴与接收点方向间的夹角，水平煤层中任一点与发射天线轴的夹角始终为90°，对于倾斜煤层来说，发射点与接收点连线的倾角相当于煤层的伪倾角，θ为90°与伪倾角α只差，在偏心角α≤30°的条件下，由于伪倾角变化很小，θ值可近似为常数。因此，对同一巷道中所有接收点的采集数据来说，sinθ可视为常数，得到下列式：

步骤2，假设一工作面地质条件理想，无地质异常，煤厚变化较小，对于这样的工作面可认为β为一定值，任一发射点对应场强最大值观测位置为发射点垂线所在位置O，对应的场强为H₁，接收点O与发射点A的距离为r₁，对于风巷和机巷平行的工作面，r₁即为工作面宽度，则O点的场强H₁表达式为：

步骤3，在接收段任选一个接收点，其至发射点A的距离为r_i，则该点的场强H_i的场强表达式为：

步骤4，通过将式(3)和式(4)相比，得到

再将式(5)得到的β，代入式(4)，简化后得到：

其中式(4)可变换简化为：

步骤5，将工作面沿着横向纵向划分成网格状，其中每一个单元网格吸收系数为β_xy，在工作面采集数据高值段，选取若干个探测路径1.2.3....n，通过式(6)计算多个初始发射场强H₀，取平均值把作为整个工作面的标准初始发射场强，即H₀为定值，再通过式(7)计算出其中一个网格在每条路径下的吸收系数值，然后取其中最大值表示为该网格的吸收系数，即：

。

2.根据权利要求1所述的一种无线电波透视法中吸收系数β的计算方法，其特征在于，根据上述式(8)所获得的每个网格β_xy值绘制等值线图。