CN111983718A - 一种定向钻孔掘进工作面远距离超前探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种定向钻孔掘进工作面远距离超前探测方法，属于地球物理勘探技术领域，能在掘进工作面处的长距离(≥500m)定向钻孔中实现钻孔瞬变电磁和钻孔雷达联合探测，有效融合定向钻孔和地球物理探测二者的优势的远距离超前探工作装置，并通过独有算法对数据进行立体成像解释，确保巷道快速掘进和煤矿绿色高效智能开采。

Description

一种定向钻孔掘进工作面远距离超前探测方法

技术领域

本发明属于地球物理勘探技术领域，涉及一种利用掘进工作面定向钻孔为巷道快速掘进提供远距离地质灾害超前探测的工作装置和资料处理解释方法。

背景技术

随着我国煤炭开发逐渐向深部发展，复杂地质构造和隐蔽水害致灾因素对煤矿安全生产影响加重，尤其是在煤矿巷道掘进过程中，面临复杂未知的地质条件，对地质保障技术的先进性与精准性提出更高的要求。煤矿井下巷道掘进工作必须保证安全，快速掘进的实现更是要以安全为前提，并涉及快速成巷，超前探测以及综合控制等技术领域。保障巷道安全快速掘进的超前探测既要精准获取有效地质信息，又要尽量避免对巷道掘进与支护技术装备系统的干扰。

但是目前的超前探测方法距离都在100m以内，掘进工作刚开始就需要停下等待探测工作，存在探测距离与快速掘进速度的失调问题，急需能够一次性超前探测500m以上隐蔽致灾水体和隐伏地质构造的远距离探测方法，保障在一段足够长的时间内掘进可以不受影响连续工作，实现真正的巷道快速掘进和煤矿绿色高效智能开采。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于，提供一种定向钻孔中掘进工作面远距离超前探测方法，解决现有技术中探测距离严重不足，手段单一，不能对隐蔽致灾水体和钻孔径向隐伏构造类型有效的立体成像，从而用以指导巷道快速掘进的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采取如下的技术方案：

一种定向钻孔中掘进工作面远距离超前探测方法，本方法基于钻孔瞬变电磁和钻孔雷达进行≥500m的远距离联合探测，具体步骤包括：

步骤1，从钻孔开孔处开始，每推进单位长度，作为探测点进行一次钻孔瞬变电磁探测，并记录钻孔瞬变电磁探测数据和对应的钻孔深度，至钻孔底部推进结束；

步骤2，从钻孔底部开始，每退出单位长度，进行一次钻孔雷达探测，并记录钻孔雷达探测数据和对应的钻孔深度，至退出钻孔至钻孔开孔处结束；

步骤3，根据钻孔瞬变电磁探测数据和钻孔雷达探测数据确定隐蔽致灾水体和隐伏构造类型；

步骤3.1，根据钻孔瞬变电磁探测数据确定隐蔽致灾水体；

步骤3.1.1，读取所有钻孔瞬变电磁探测数据和对应的钻孔深度，对钻孔瞬变电磁探测数据中的所有垂直分量数据进行全期视电阻率计算，得到横坐标为钻孔深度，纵坐标为钻孔径向探测距离的视电阻率二维剖面图，确定视电阻率二维剖面图中的主要异常范围；

步骤3.1.2，根据视电阻率二维剖面图中的主要异常范围确定钻孔瞬变电磁探测数据中的每个水平分量数据的插值窗口；

步骤3.1.3，以每一个水平分量数据对应的探测点为插值窗口中心，采用Hermit插值算法求得每个水平分量数据的插值窗口对应的异常场；

步骤3.1.4，通过对所有水平分量数据的插值窗口对应的异常场进行最大、最小特征值提取，对所有水平分量数据进行自动二分类，并添加分类标签；

步骤3.1.5，根据分类标签确定每一个异常场对应的异常曲线的类型：水平分量和垂直分量均为正弦型或反正弦型中的一种；

步骤3.1.6，对步骤3.1.5得到的所有异常曲线按照类型进行组合划分象限，并计算视电阻率值在对应象限中的偏转角度θ，最后由偏转角度θ计算出方位角α：

其中，

为第n个时间道钻孔深度A处水平分量的异常场值，

为第n个时间道钻孔深度A处垂直分量的异常场值，x,y分别代表水平和垂直，n为自然数；第n个时间道是指：在每一个测点处会进行一段时间的观测，每个观测时间点就是1个时间道，其中第n个时间观测数据就是第n个时间道。

a)在第一象限：α＝θ

b)异常体在第二象限：α＝π-θ

c)异常体在第三象限：α＝π+θ

d)异常体在第四象限：α＝2π-θ

其中，第一象限为水平分量和垂直分量均为反正弦型；第二象限为水平分量和垂直分量分别为正弦型和反正弦型；第三象限为水平分量和垂直分量均为正弦型；第四象限为水平分量和垂直分量分别为反正弦型和正弦型；

步骤3.1.7，由方位角α与对应探测点处的钻孔径向探测距离计算视电阻率值平面坐标：

其中，

为第m个探测点第n个时间道视电阻率对应的水平坐标，

为第m个测点第n个时间道视电阻率对应的垂直坐标，

为第m个测点第n个时间道视电阻率对应的钻孔径向探测距离，m为自然数；

步骤3.1.8，以

钻孔深度Z为坐标绘制钻孔周围视电阻率立体成像结果图，判断出隐蔽致灾水体；

步骤3.2，根据钻孔雷达探测数据确定隐伏构造类型；

步骤3.2.1，利用迭代验证方法对钻孔雷达探测数据进行零时校正后求得钻孔周围地层的相对介电常数；

步骤3.2.2，对钻孔雷达探测数据成像，形成钻孔雷达成像图，根据步骤3.2.1得到的相对介电常数对钻孔雷达成像图纵坐标进行时深转换；

步骤3.3.3，对时深转换后的钻孔雷达成像图，利用蚂蚁追踪算法进行反射波同相轴追踪分析，判断隐伏构造类型。

进一步，步骤3.1.4具体包括：

A，对异常场进行标注，标注包括测线号、测点号、测道号；

B，将异常场在插值窗口左右各外扩一个测点，然后将所有异常场从1开始编号，使异常场区间正规化；

C，对区间正规化后的所有异常场进行特征提取，提取出极值对应的正规化点号；

D，以极大值点号为X轴，极小值点号为Y轴，形成特征点；

E，设分类类别为2，随机选择了两个k类所对应的类别质心，分别求所有点到这两个质心的距离，并标记每个异常场的类别为；

F，根据类别中所有点的坐标平均值重新计算类别质心；

G，重复E-F的步骤，直至质心的位置不再变化为止，此时对所有水平分量数据进行了自动二分类。

进一步，步骤3.3.2，成像前，对钻孔雷达测量数据预处理，首先对钻孔雷达的深度进行深度校正。

进一步，步骤3.3.3中，对时深转换后的钻孔雷达成像图先进行直流消除和频率域的滤波处理，根据频谱特征，提取主要信号中心频带，然后进行带通滤波，对带通滤波后的钻孔雷达图像利用蚂蚁追踪算法进行反射波同相轴追踪分析。

进一步，根据反射波同相轴追踪分析包括：根据反射同相轴形态分析隐伏构造类型，双曲线型对应陷落柱或空洞的构造反射，线型对应断层反射。

此外，还包括步骤4，根据钻孔的三维轨迹，确定隐蔽致灾水体和隐伏构造类型的三维空间位置，指导巷道掘进或灾害预防治理。

本发明还公开一种钻孔瞬变电磁和钻孔雷达联合探测设备，用于定向钻孔中掘进工作面远距离超前探测，包括

三分量钻孔瞬变电磁探管，位于头部，用以探测钻孔径向隐蔽致灾水体；

钻孔雷达探管，位于尾部，用以探测钻孔径向隐伏构造；

隔离钻杆，位于中间，用以连接三分量钻孔瞬变电磁探管和钻孔雷达探管。

进一步，还包括钻机，与上述设备连接。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

本发明的探测方法，能在掘进工作面处的长距离(≥500m)定向钻孔中实现钻孔瞬变电磁和钻孔雷达联合探测，有效融合定向钻孔和地球物理探测二者的优势的远距离超前探工作装置，并通过独有算法对数据进行立体成像解释，确保巷道快速掘进和煤矿绿色高效智能开采。

附图说明

图1为定向钻孔中远距离超前物探工作方法示意图。

图2为定向钻孔中远距离超前物探装备组成示意图。

图3为进钻孔时探测水害异常的钻孔瞬变电磁工作原理示意图。

图4为到达钻孔底部钻孔瞬变电磁与钻孔雷达切换工作方式示意图。

图5为出钻孔时探测地质构造的钻孔雷达工作原理示意图。

图6为根据钻孔瞬变电磁垂直分量解释的电阻率成果图确定异常异常分布范围的示意图。

图7为钻孔瞬变电磁水平分量异常场示意图。

图8为钻孔瞬变电磁水平分量异常场特征值分布示意图。

图9为基于钻孔瞬变电磁水平分量异常场曲线形态确定异常体象限原理图。

图10为基于钻孔瞬变电磁方法的钻孔孔旁隐伏含水体立体成像成果图。

图11为钻孔雷达数据时间剖面成像图。

图12为钻孔雷达数据深度剖面成像图。

图13为钻孔雷达偏移成像结果示意图。

图14为掘进巷道钻进新的定向钻孔后开展远距离钻孔超前接续探测工作方法示意图。

具体实施方式

本发明所述隐蔽致灾水体是指隐伏在煤层及其围岩内、在开采过程中可能诱发灾害的，包括积水采空区、充水陷落柱、各种水体、断层、陷落柱、瓦斯和应力异常区、发火点等等。

本发明所述隐伏构造是指第四纪地表松散沉积物所掩盖或隐伏在表层基岩下的地质构造。隐伏构造包括隐伏断裂、隐伏褶皱、隐伏隆起、隐伏凹陷和隐伏岩体等。

本发明在对钻孔瞬变电磁数据进行计算，得到立体成像解释时，巧妙地利用Hermit插值算法，对其改进，基于独有算法对数据进行立体成像解释。其中，Hermit插值算法结合了函数的导数值，使得插值的精度更为提高，使异常场区间正规化后，在给定区间上，异常场在插值窗口左右各外扩一个测点，以测点数量+1个插值节点和相应的函数值，数据点可以通过矩形网格中最近的多个采样点的加权平均求得。

钻孔瞬变电磁探测数据主要接收采样时间-感应电动势数据，垂直分量是指指向钻孔钻机方向的分量。

关于全期视电阻率计算：由采样时间-感应电动势要计算得到深度-电阻率，才能对地下介质分布进行解释，全期视电阻率指对采样时间每个时间点对应的视电阻率都精确计算的结果，其公式涉及较为复杂的积分，前人为简化运算，取极限可将该公式简化为仅含初等运算的公式，计算的视电阻率结果在越晚的时间道越准，这被称为晚期视电阻率计算，全期视电阻率计算就是采用复杂运算不做简化，直接计算出所有观测时间对应的准确视电阻率的计算方法，为现有方法。

下面结合具体实施方式和附图对本发明进行详细说明。

本发明钻孔瞬变电磁和钻孔雷达联合探测设备如图2所示，由头部的三分量钻孔瞬变电磁探管、尾部的钻孔雷达探管和中间的隔离钻杆组成；使用时，在煤矿井下大巷欲掘进巷道的开口处布设定向钻机，沿巷道设计轨迹钻进长度500m的定向钻孔，钻孔形成后，退出钻杆和钻头，将钻孔瞬变电磁和钻孔雷达联合探测设备装置于钻头处。如图3所示，探管安装后，由定向钻机将其推入钻孔中，每推进一根钻杆，进行一次钻孔瞬变电磁探测，并记录数据和此时的钻孔深度，钻孔瞬变电磁主要探测钻孔径向30m以内的隐蔽致灾水体(积水采空区、充水陷落柱等)。

具体的，按照以下步骤实现本发明的构思：

步骤1，从钻孔开孔处开始，每推进单位长度，作为探测点进行一次钻孔瞬变电磁探测，并记录钻孔瞬变电磁探测数据和对应的钻孔深度，至钻孔底部推进结束：

步骤2，从钻孔底部开始，每退出单位长度，进行一次钻孔雷达探测，并记录钻孔雷达探测数据和对应的钻孔深度，至退出钻孔至钻孔开孔处结束。

本发明所述单位长度是指每推进一个钻杆的距离，如图4所示探管被推至钻孔底部后，将钻孔瞬变电磁探管关闭，启动钻孔雷达探管；如图5所示，由定向钻机对孔内物探设备进行提取，在提取过程中，一直进行钻孔雷达探测，并记录数据和对应的钻孔深度，钻孔雷达主要探测钻孔径向20m以内的隐伏构造(断层、陷落柱等)；

步骤3，根据钻孔瞬变电磁探测数据和钻孔雷达探测数据确定隐蔽致灾水体和隐伏构造类型。

步骤3.1.1，读取所有钻孔瞬变电磁探测数据和对应的钻孔深度，对钻孔瞬变电磁探测数据中的所有垂直分量数据进行全期视电阻率计算，得到横坐标为钻孔深度，纵坐标为钻孔径向探测距离的视电阻率二维剖面图，确定视电阻率二维剖面图中的主要异常范围；

步骤3.1.2，根据视电阻率二维剖面图中的主要异常范围确定钻孔瞬变电磁探测数据中的每个水平分量数据的插值窗口；

步骤3.1.3，以每一个水平分量数据对应的探测点为插值窗口中心，采用Hermit插值算法求得每个水平分量数据的插值窗口对应的异常场；

孔内物探设备提出孔外后，由孔外手持设备与探管进行连接，导出测量数据；当有多个定向钻孔时，在新的钻孔中重复上述的步骤；回到地面，将孔外手持设备中存储的所有测量数据全部导出至地面工作站中。对钻孔瞬变电磁探测的垂直分量数据进行全期视电阻率计算，得到横坐标为钻孔深度，纵坐标为钻孔径向探测距离的视电阻率二维剖面成果；如图6所示，根据视电阻率二维剖面成果中的主要异常范围，确定水平分量插值窗口大小；以水平分量每一个测点为窗口中心，采用Hermit插值算法求得所有窗口对应的异常场(如图7)；

全期视电阻率计算近年来已经有几种公开发表的方法在使用，已经是业内人士都了解的知识，不是本申请核心内容，故此不做详细说明。

关于插值算法的计算过程可简单为：

1.将整条测线上对应插值窗口范围的数据删除，保留一个空窗口；

2.采用Hermit插值算法以整条测线其他点数据为基础，将空窗口中的数据插值出来，认为新插值出来的数据是该位置不包含异常体时应观测得到的背景场数据；

3.用该窗口实际测量的数据(包含背景场+异常场)减去第2步插值出的背景场，剩下的数据就认为是提取出的异常场。

4.步骤3.1.4，通过对所有水平分量数据的插值窗口对应的异常场进行最大最小特征值提取，对所有水平分量数据进行自动二分类，并添加分类标签；

具体包括：1)对提取出的异常数据进行标注，标注包括测线号、测点号、测道号；

2)将提出的异常数据在插值区域左右各外扩一个测点，然后将所有提取出的异常数据点号归至从1开始的编号区间；

3)对区间正规化后的所有异常数据进行特征提取，提出数据中极值对应的正规化点号；

4)以极大值点号为X轴，极小值点号为Y轴，形成特征点图8；

5)设分类类别为2，随机选择了两个k类所对应的类别质心；

6)分别求数据中所有点到这两个质心的距离，并标记每个数据的类别为和该样本距离最小的质心的类别；

7)根据类别中所有数据点的坐标平均值重新计算类别质心；

8)重复6、7的步骤，直至质心的位置不再变化(变化范围达到设定值，如0.01)或达到迭代次数(如10次)为止，此时将数据已分成了2类；

步骤3.1.5，根据分类标签确定每一个异常场对应的异常曲线的类型：水平分量和垂直分量均为正弦型或反正弦型中的一种。

将分类后的标签0或1分配给提出的所有异常数据，并明确标签具体代表正弦型或反正弦型；对同一测点同一测道的水平分量异常曲线类型进行组合，按照图9所示依据自动划分对应视电阻率值所处的象限；

步骤3.1.6，由如下公式计算视电阻率值在对应象限中的偏转角度

式中

为第n个时间道X分量的异常场值，

为第n个时间道Y分量的异常场值；

根据视电阻率值对应象限，求出视电阻率值对应的方位角α：

a)异常体在第一象限：α＝θ

b)异常体在第二象限：α＝π-θ

c)异常体在第三象限：α＝π+θ

d)异常体在第四象限：α＝2π-θ

步骤3.1.7，由方位角与对应测点测道的钻孔径向探测距离计算视电阻率值平面坐标

在图9所示的坐标系下，式中

为第m个测点第n个时间道视电阻率对应的X坐标，

为第m个测点第n个时间道视电阻率对应的Y坐标，

为第m个测点第n个时间道视电阻率对应的钻孔径向探测距离；第n个时间道是指：在每一个测点处会进行一段时间的观测，每个观测时间点就是1个时间道，其中第n个时间观测数据就是第n个时间道。

按照上述公开的公式对本申请的方位角全部进行计算，最终得到的方位角度在0-360°之间。

步骤3.1.8，以平面坐标分别为X、Y，以钻孔深度为Z，绘制钻孔周围视电阻率立体成像结果图(如图10)，以将低值区域划分为可能的隐蔽致灾水体；

步骤3.2，根据钻孔雷达探测数据确定隐伏构造类型；

步骤3.2.1，利用迭代验证方法对钻孔雷达探测数据进行零时校正后求得钻孔周围地层的相对介电常数；

步骤3.2.2，对钻孔雷达探测数据成像，形成钻孔雷达成像图，根据步骤3.2.1得到的相对介电常数对钻孔雷达成像图纵坐标进行时深转换；

步骤3.3.3，对时深转换后的钻孔雷达成像图，利用蚂蚁追踪算法进行反射波同相轴追踪分析，判断隐伏构造类型。

对钻孔雷达测量数据进行处理，首先根据整个装置的深度记录参考点位置与钻孔雷达收发天线的相对位置关系对钻孔雷达的深度进行深度校正，然后对钻孔雷达数据进行成像(如图11所示)，横坐标为钻孔深度，纵坐标为钻孔雷达信号接收时间，幅值为钻孔雷达信号强度；根据钻孔雷达成像图，提取巷道的在钻孔雷达图像上的反射信号位置，利用迭代验证方法对钻孔雷达数据进行零时校正，并求取钻孔周围地层的相对介电常数；根据计算的相对介电常数，对钻孔雷达成像图纵坐标进行时深转换，将纵坐标的时间转换为深度，如图12所示；对时深转换后的钻孔雷达图像进行直流消除和频率域的滤波处理，根据频谱特征，提取主要信号中心频带，然后进行带通滤波；对滤波后的钻孔雷达图像，利用蚂蚁追踪算法进行反射波同相轴追踪分析，根据反射波同相轴的特征分析钻孔周围是否有隐蔽致灾构造，并根据同相轴的形态，反射同相轴形态分为双曲线型(点状构造)和线型(面状构造)如图13所示，根据反射同相轴形态分析隐蔽致灾体的类型，双曲线型对应陷落柱或空洞的构造反射，线型对应断层反射，然后对钻孔雷达图像进行偏移成像，确定隐蔽致灾体与钻孔的距离；

步骤4，结合测斜测量钻孔的倾角和方位，计算钻孔在地层中的三维轨迹，确定钻孔在地层空间的位置，然后根据确定的隐蔽致灾体在钻孔周围的距离，确定隐蔽致灾体的在三维空间的位置。

根据资料处理解释得到的隐蔽致灾因素对巷道掘进路线进行重新规划获或灾害治理工作；进行巷道掘进，掘进至400m处时，在巷道侧帮开设钻窝；如图14，在钻窝中布设定向钻机，继续沿巷道设计轨迹向前钻进长度500m的定向钻孔，重复上述的工作步骤，直至整条巷道掘进完成。

Claims (7)

1.一种定向钻孔掘进工作面远距离超前探测方法，其特征在于，本方法基于钻孔瞬变电磁和钻孔雷达进行≥500m的远距离联合探测，具体步骤包括：

步骤1，从钻孔开孔处开始，每推进单位长度作为一个探测点，在探测点处进行一次钻孔瞬变电磁探测，并记录每个探测点处的钻孔瞬变电磁探测数据，该钻孔瞬变电磁探测数据包括垂直分量数据和水平分量数据，至钻孔底部推进结束；接着从钻孔底部开始，每退出单位长度，进行一次钻孔雷达探测，并记录钻孔雷达探测数据，至退出至钻孔开孔处结束；

步骤2，根据步骤1得到的钻孔瞬变电磁探测数据和钻孔雷达探测数据分别确定隐蔽致灾水体和隐伏构造类型；

步骤2.1，根据钻孔瞬变电磁探测数据确定隐蔽致灾水体；

步骤2.1.1，对钻孔瞬变电磁探测数据中所有探测点的所有垂直分量数据进行全期视电阻率计算，得到横坐标为钻孔深度，纵坐标为钻孔径向探测距离的视电阻率二维剖面图，确定视电阻率二维剖面图中的主要异常范围；

步骤2.1.2，根据视电阻率二维剖面图中的主要异常范围确定钻孔瞬变电磁探测数据中的每个探测点水平分量数据的插值窗口；

步骤2.1.3，以每个水平分量数据对应的探测点为插值窗口中心，采用Hermit插值算法分别求得每个水平分量数据的插值窗口对应的异常场；

步骤2.1.4，通过对所有水平分量数据的插值窗口对应的异常场进行最大、最小特征值提取，对所有水平分量数据进行自动二分类，并添加分类标签；

步骤2.1.5，根据分类标签确定每一个异常场对应的异常曲线及其类型；

步骤2.1.6，根据异常曲线的类型对步骤2.1.5的所有异常曲线划分象限，计算各个异常曲线在各自象限内的方位角α：

a)在第一象限：α＝θ

b)在第二象限：α＝π-θ

c)在第三象限：α＝π+θ

d)在第四象限：α＝2π-θ

其中，θ为偏转角度，

其中，x，y分别代表水平和垂直，

为第n个时间道钻孔深度A处水平分量的异常场值，

为第n个时间道钻孔深度A处垂直分量的异常场值，n为自然数。

其中，第一象限为水平分量和垂直分量均为反正弦型的异常曲线；第二象限为水平分量和垂直分量分别为正弦型和反正弦型异常曲线；第三象限为水平分量和垂直分量均为正弦型异常曲线；第四象限为水平分量和垂直分量分别为反正弦型和正弦型异常曲线；

步骤2.1.7，由方位角α与对应探测点处的钻孔径向探测距离计算视电阻率值平面坐标：

其中，

为第m个探测点第n个时间道视电阻率对应的水平坐标，

为第m个测点第n个时间道视电阻率对应的垂直坐标，

为第m个测点第n个时间道视电阻率对应的钻孔径向探测距离，m为自然数；

步骤2.1.8，以

钻孔深度A为坐标绘制钻孔周围视电阻率立体成像结果图，判断隐蔽致灾水体；

步骤2.2，根据钻孔雷达探测数据确定隐伏构造类型；

步骤2.2.1，利用迭代验证方法对钻孔雷达探测数据进行零时校正后求得钻孔周围地层的相对介电常数；

步骤2.2.2，对钻孔雷达探测数据成像，形成钻孔雷达成像图，根据步骤2.2.1得到的相对介电常数对钻孔雷达成像图纵坐标进行时深转换；

步骤2.3.3，对时深转换后的钻孔雷达成像图，利用蚂蚁追踪算法进行反射波同相轴追踪分析，判断隐伏构造类型。

2.如权利要求1所述定向钻孔中掘进工作面远距离超前探测方法，其特征在于，步骤2.1.4具体包括：

A，对异常场进行标注，标注包括测线号、测点号、测道号；

B，将异常场在插值窗口左右各外扩一个测点，然后将所有异常场从1开始编号，使异常场区间正规化；

C，对区间正规化后的所有异常场进行特征提取，提取出极值对应的正规化点号；

D，以极大值点号为X轴，极小值点号为Y轴，形成特征点；

E，设分类类别为2，随机选择两个k类所对应的类别质心，分别求所有点到这两个质心的距离，并标记每个异常场的类别；

F，根据类别中所有点的坐标平均值重新计算类别质心；

G，重复E-F的步骤，直至质心的位置不再变化为止，此时对所有水平分量数据进行了自动二分类。

3.如权利要求1所述定向钻孔中掘进工作面远距离超前探测方法，其特征在于，步骤2.3.2，成像前，对钻孔雷达测量数据预处理，首先对钻孔雷达的深度进行深度校正。

4.如权利要求1所述定向钻孔中掘进工作面远距离超前探测方法，其特征在于，步骤2.3.3中，对时深转换后的钻孔雷达成像图先进行直流消除和频率域的滤波处理，根据频谱特征，提取主要信号中心频带，然后进行带通滤波，对带通滤波后的钻孔雷达图像利用蚂蚁追踪算法进行反射波同相轴追踪分析。

5.如权利要求1所述定向钻孔中掘进工作面远距离超前探测方法，其特征在于，根据反射波同相轴追踪分析包括：根据反射同相轴形态分析隐伏构造类型，双曲线型对应陷落柱或空洞的构造反射，线型对应断层反射。

6.如权利要求1所述定向钻孔中掘进工作面远距离超前探测方法，其特征在于，还包括步骤4，根据钻孔的三维轨迹，确定隐蔽致灾水体和隐伏构造类型的三维空间位置，指导巷道掘进或灾害预防治理。

7.一种钻孔瞬变电磁和钻孔雷达联合探测设备，用于定向钻孔中掘进工作面远距离超前探测，其特征在于，包括：

三分量钻孔瞬变电磁探管，位于头部，用以按照权利要求1所述方法进行钻孔瞬变电磁探测，确定钻孔径向隐蔽致灾水体；

钻孔雷达探管，位于尾部，用以按照权利要求1所述方法进行钻孔雷达探测，确定钻孔径向隐伏构造；

隔离钻杆，位于中间，用以连接三分量钻孔瞬变电磁探管和钻孔雷达探管。

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