CN113985485A - 一种被动源电磁辐射追踪煤岩动力灾害源定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种被动源电磁辐射追踪煤岩动力灾害源定位方法，涉及被动源地球物理探测方法领域。本方法通过在被监测工作面不同位置处布设三分量电磁场传感器阵列，根据接收到的三分量电磁信息，通过矢量合成方法确定总矢量的方向，对于不同观测点合成总矢量，反向延长将汇聚一点，该点即为煤岩动力灾害源，进而实现灾害源定位。方法原理简洁，思路清晰，定位准确，极大地提高了现有技术的定位精度，可为煤矿相关部门人员提供可靠的数据资料，进而提高煤矿生产的安全性和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及被动源地球物理探测方法领域，具体涉及一种被动源电磁辐射追踪煤岩动力灾害源定位方法。
背景技术
目前煤矿受到冲击地压威胁，随着开采深度和开采强度的不断增加，井下应力环境有很大变化，矿压有明显的加剧，因此冲击地压等煤矿动力灾害日趋严重，对深部煤炭资源的安全高效开采形成了巨大的威胁。针对煤矿冲击矿压等隐蔽性危害，很多学者依据电磁学理论和实验，得出了煤体变形破坏电磁辐射与煤体的应力状态存在的耦合关系。应力集中区将导致煤岩发生破裂，易引发矿难灾害。煤岩发生破裂同时伴随着电磁场辐射，通过工作面周围的可用空间布设电磁场传感器，对接受到的电磁场信号利用物理场传播规律和数学算法，可追踪电磁场辐射源像点，即煤岩破裂位置。
近年来有众多研究者研究电磁辐射规律研究与瓦斯、矿井水突出以及地层冲击地压等的关系进行煤岩动力灾害预测与预报。工程实践和研究均表明煤岩动力灾害电磁辐射方法可行有效。但目前定位方法主要基于测量电磁幅值的大小和传感器布设位置之间的关系，仅定性判断煤岩破裂的大体区域，不能准确判定电磁辐射源的位置。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足，提出了一种在观测三分量数据的基础上，利用矢量合成技术，通过追踪合成矢量的来源方向，确定灾害源的位置，达到重构电磁辐射源位置，实现灾害源定位的被动源电磁辐射追踪煤岩动力灾害源定位方法。
本发明具体采用如下技术方案：
一种被动源电磁辐射追踪煤岩动力灾害源定位方法，包括以下步骤：
a、将三分量阵列电磁场传感器布设于工作面周围，接收三分量辐射电磁场信息，定义z分量方向垂直于巷道顶底板，x分量位沿着巷道走向，y方向垂直于巷道侧帮；
b、根据接收到的三分量电磁数据信息，利用x方向电场信息，y方向电场信息和z方向电场信息，拟合接收点处电磁辐射方向，首先，z分量与x分量进行矢量叠加，把z分量与x分量进行矢量叠加合再与y方向进行叠加，最终确定总矢量的大小与方向，进而确定接收点处电磁辐射的方向；
c、在观测数据的基础上，利用矢量合成技术，通过追踪合成矢量的来源方向，重构电磁辐射源位置，过不同接收点的x、y和z分量合成，分别得到合成1、合成2、合成3、合成4以及合成5，将合成矢量方向延长，将汇聚一点，该点即为灾害源点。
本发明具有如下有益效果：
本申请记载的定位方法，在观测数据的基础上，利用矢量合成技术，通过追踪合成矢量的来源方向，进而让电磁辐射信号重聚于辐射源点，达到重构电磁辐射源位置，实现灾害源定位。方法原理简洁，思路清晰，定位准确，极大地提高了现有技术的定位精度，可为煤矿相关部门人员提供可靠的数据资料，进而提高煤矿生产的安全性和经济效益。
附图说明
图1为被动源电磁辐射追踪煤岩动力灾害源定位方法原理示意图；
图2为被动源电磁辐射数据采集工示意图；
图3为三分量矢量叠加示意图；
图4为逆方向灾害源追踪示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
结合图1，一种被动源电磁辐射追踪煤岩动力灾害源定位方法，包括以下步骤：
a、将三分量阵列电磁场传感器布设于工作面周围，接收三分量辐射电磁场信息，如图2所示，定义z分量方向垂直于巷道顶底板，x分量位沿着巷道走向，y方向垂直于巷道侧帮；
b、根据接收到的三分量电磁数据信息，利用x方向电场信息，y方向电场信息和z方向电场信息，拟合接收点处电磁辐射方向，如图3所示，首先，z分量与x分量进行矢量叠加，把z分量与x分量进行矢量叠加合再与y方向进行叠加，最终确定总矢量的大小与方向，进而确定接收点处电磁辐射的方向；
c、在观测数据的基础上，利用矢量合成技术，通过追踪合成矢量的来源方向，进而让电磁辐射信号重聚于辐射源点，达到重构电磁辐射源位置，实现灾害源定位。过不同接收点的x、y和z分量合成，分别得到合成1、合成2、合成3、合成4以及合成5，将合成矢量方向延长，将汇聚一点，该点即为灾害源点，如图4所示。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种被动源电磁辐射追踪煤岩动力灾害源定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、将三分量阵列电磁场传感器布设于工作面周围，接收三分量辐射电磁场信息，定义z分量方向垂直于巷道顶底板，x分量位沿着巷道走向，y方向垂直于巷道侧帮；
b、根据接收到的三分量电磁数据信息，利用x方向电场信息，y方向电场信息和z方向电场信息，拟合接收点处电磁辐射方向，首先，z分量与x分量进行矢量叠加，把z分量与x分量进行矢量叠加合再与y方向进行叠加，最终确定总矢量的大小与方向，进而确定接收点处电磁辐射的方向；
c、在观测数据的基础上，追踪合成矢量的来源方向，确定灾害源的位置，通过不同接收点的x、y和z分量合成，分别得到合成1、合成2、合成3、合成4以及合成5，将合成矢量方向延长，将汇聚一点，该点即为灾害源点。
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