WO2016086601A1 - 一种探测岩体裂隙导水通道的红外试验方法 - Google Patents

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马立强
秦波涛
汪辉
孙海
金志远
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中国矿业大学
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means

Definitions

  • the invention relates to an infrared test method for detecting a fractured water conduit of a rock mass, belonging to a coal water conservation technology.
  • the present invention provides an infrared test method for detecting a fractured water conduit of a rock mass with a simple process and high operability.
  • An infrared test method for detecting a fractured water conduit of a rock mass firstly, a layer of water is directly arranged on the upper part of the rock body not affected by the mining to simulate the aquifer in the upper part of the rock mass, and then the rock mass is collected by an infrared thermal imager The infrared images before and after the motion are collected. Finally, according to the phenomenon that the infrared radiation value of the water is significantly different from the infrared radiation value of the rock mass, the distribution of the water channel of the fractured rock is analyzed.
  • the invention directly places water in the upper part of the rock body, and ensures the real-time and continuity of the infiltration crack.
  • the method specifically includes the following steps:
  • the infrared image before and after mining of the rock mass is denoised by wavelet threshold denoising method.
  • the default value of noise reduction is obtained by the function ddencmp.
  • the function wdencmp is used as the guiding function of two-dimensional wavelet denoising, and the basic function of db3 is adopted.
  • the wavelet decomposes "image D" into three layers, obtains the wavelet coefficients of each layer after db3 basic wavelet decomposition, processes the wavelet coefficients larger or smaller than the threshold, and reconstructs the denoised image by using the processed wavelet coefficients;
  • the core program is as follows:
  • the parameter den represents denoising
  • wv represents wavelet
  • D represents noise-containing signal
  • the infrared test method for detecting a fractured water conduit of a rock mass uses direct water seepage into the water-conducting fissure of the rock mass, and the infrared thermography is used to directly detect the infrared radiation of the water body and the rock body, and directly The distribution of the water guiding channel is visually obvious.
  • some of the cracks in the rock mass are developed, but in practice, they do not act as water guiding channels.
  • the infrared thermal imager has this part of the crack and the water guiding channel that has been actually filled with water. The response is clearly different, making the detection of real water channels more accurate.
  • Figure 1 is a schematic view showing the connection of a device embodying the present invention
  • An infrared test method for detecting a fractured water conduit of a rock mass firstly, a layer of water is directly arranged on the upper part of the rock body not affected by the mining to simulate the aquifer in the upper part of the rock mass, and then the rock mass is collected by an infrared thermal imager The infrared images before and after the motion are collected. Finally, according to the phenomenon that the infrared radiation value of the water is significantly different from the infrared radiation value of the rock mass, the distribution of the water channel of the fractured rock is analyzed. As shown in FIG. 1 , an experimental device for detecting an infrared test method for a fractured water conduit of a rock mass is performed based on the device. The specific method includes the following steps:
  • the infrared image before and after mining of the rock mass is denoised by wavelet threshold denoising method.
  • the default value of noise reduction is obtained by the function ddencmp.
  • the function wdencmp is used as the guiding function of two-dimensional wavelet denoising, and the basic function of db3 is adopted.
  • the wavelet decomposes "image D" into three layers, obtains the wavelet coefficients of each layer after db3 basic wavelet decomposition, processes the wavelet coefficients larger or smaller than the threshold, and reconstructs the denoised image by using the processed wavelet coefficients;
  • the core program is as follows:
  • the parameter den represents denoising
  • wv represents wavelet
  • D represents noise-containing signal

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Abstract

一种探测岩体裂隙导水通道的红外试验方法，适用于研究岩体导水裂隙发育和其他固态介质内裂隙发育规律的探测。首先利用红外辐射源对监测的充水裂隙岩体进行照射，然后利用收集红外辐射装置采集受监测岩体的红外辐射信息。将上述采集的红外辐射信息通过数据线传输至电子信号处理装置，经过处理的电子信号被转化为直观可视的图像信息，直接观察岩体充水裂隙分布情况。此方法操行简单，能直观的将导水岩体裂隙信息反映在可视图像上，使得对岩体内部的裂隙发育情况探测具有可操作性，具有广泛的实用性。

Description

一种探测岩体裂隙导水通道的红外试验方法 技术领域
本发明涉及一种探测岩体裂隙导水通道的红外试验方法，属于煤炭保水开采技术。
背景技术
近年来，随着我国煤炭开采的重心向西部地区转移，煤炭开采对西部地区脆弱的生态环境造成了严重的破坏，尤其是煤炭开采造成地表沉陷导致地表水的流失，直接引起植被死亡、荒漠化加重，迫切要求采取煤炭保水开采。虽然学者对保水开采已经做了大量研究，但对岩体内部裂隙发育、导水通道的分布这些内在的诱因还没有较好的探测手段。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种工序简单、可操作性强的探测岩体裂隙导水通道的红外试验方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种探测岩体裂隙导水通道的红外试验方法，首先在未受采动影响的岩体上部直接布置一层水以模拟岩体上部的含水层，然后通过红外热像仪对该岩体采动前后的红外图像进行采集，最后根据水的红外辐射值与岩体的红外辐射值存在明显差异的现象，分析得出岩体裂隙导水通道的分布情况。
本发明在岩体上部直接置水，保证了渗入裂隙的实时性和持续性。
该方法具体包括如下步骤：
(1)在未受采动影响的岩体上部直接布置一层水以模拟岩体上部的含水层；
(2)将红外热像仪安装在支架上，调节红外热像仪的镜头，使其对准岩体的中心位置并暂时固定；
(3)连接电源和数据线，打开数据处理器、显示屏和红外热像仪；
(4)观察显示屏所显示的由红外热像仪监测到的岩体的红外图像，并根据显示的红外图像调节红外热像仪和支架的位置，直至显示屏所显示的红外图像规整、清晰，固定此时的红外热像仪和支架，并存储此时的红外图像作为岩体采动前的红外图像；
(5)对岩体进行采动影响，随着采动影响程度的加大，岩体裂隙发育，位于岩体上部的上渗流进入裂隙；存储此时的红外图像作为岩体采动后的红外图像；
(6)对岩体采动前后的红外图像进行对比，得出岩体裂隙导水通道的分布情况。
对岩体采动前后的红外图像进行对比，得出岩体裂隙导水通道的分布情况，具体包括如下步骤：
①分别对岩体采动前后的红外图像采用小波阈值降噪方法进行降噪，采用函数ddencmp获取降噪默认值，具体为：使用函数wdencmp作为二维小波降噪的导向函数，并采用db3基本小波将“图像D”分解为3层，获取db3基本小波分解后各层的小波系数，对大于或小于阈值的小波系数分别进行处理，利用处理后的小波系数重构出降噪后的图像；核心程序如下：
[thr,sorh,keepapp]＝ddencmp('den','wv',D)；
crit＝'shannon'；
Z＝wpdencmp(d,sorh,3,'db3',crit,thr,keepapp)；
参数den代表去噪，wv代表小波，D代表含有噪声的信号
②对降噪后的岩体采动后的红外图像作出等值线，并与降噪后的岩体采动前的红外图像的等值线进行对比，得出岩体裂隙导水通道的分布情况。
有益效果：本发明提供的探测岩体裂隙导水通道的红外试验方法，运用水直接渗流进入岩体导水裂隙，利用红外热像仪对水体和岩体红外辐射探测的明显差异性，直接将导水通道的分布情况直观显现；同时，岩体中有一部分裂隙虽然发育，但在实际中却没有扮演导水通道地作用，红外热像仪对这部分裂隙和已经实际充水的导水通道的反应具有明显的差异性，使得对真实导水通道的探测更精确。
附图说明
图1为实现本发明的装置的连接示意图；
图中：1-水，2-岩体，3-支架，4-红外热像仪，5-数据处理器，6-显示屏。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
一种探测岩体裂隙导水通道的红外试验方法，首先在未受采动影响的岩体上部直接布置一层水以模拟岩体上部的含水层，然后通过红外热像仪对该岩体采动前后的红外图像进行采集，最后根据水的红外辐射值与岩体的红外辐射值存在明显差异的现象，分析得出岩体裂隙导水通道的分布情况。如图1所示为一种探测岩体裂隙导水通道的红外试验方法的实验装置，基于该装置进行实验，具体方法包括如下步骤：
(1)在未受采动影响的岩体上部直接布置一层水以模拟岩体上部的含水层；
(2)将红外热像仪安装在支架上，调节红外热像仪的镜头，使其对准岩体的中心位置并暂时固定；
(3)连接电源和数据线，打开数据处理器、显示屏和红外热像仪；
(4)观察显示屏所显示的由红外热像仪监测到的岩体的红外图像，并根据显示的红外 图像调节红外热像仪和支架的位置，直至显示屏所显示的红外图像规整、清晰，固定此时的红外热像仪和支架，并存储此时的红外图像作为岩体采动前的红外图像；
(5)对岩体进行采动影响，随着采动影响程度的加大，岩体裂隙发育，位于岩体上部的上渗流进入裂隙；存储此时的红外图像作为岩体采动后的红外图像；
(6)对岩体采动前后的红外图像进行对比，得出岩体裂隙导水通道的分布情况，具体为：
①分别对岩体采动前后的红外图像采用小波阈值降噪方法进行降噪，采用函数ddencmp获取降噪默认值，具体为：使用函数wdencmp作为二维小波降噪的导向函数，并采用db3基本小波将“图像D”分解为3层，获取db3基本小波分解后各层的小波系数，对大于或小于阈值的小波系数分别进行处理，利用处理后的小波系数重构出降噪后的图像；核心程序如下：
[thr,sorh,keepapp]＝ddencmp('den','wv',D)；
crit＝'shannon'；
Z＝wpdencmp(d,sorh,3,'db3',crit,thr,keepapp)；
参数den代表去噪，wv代表小波，D代表含有噪声的信号
②对降噪后的岩体采动后的红外图像作出等值线，并与降噪后的岩体采动前的红外图像的等值线进行对比，得出岩体裂隙导水通道的分布情况。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

  1. 一种探测岩体裂隙导水通道的红外试验方法，其特征在于：首先在未受采动影响的岩体上部直接布置一层水以模拟岩体上部的含水层，然后通过红外热像仪对该岩体采动前后的红外图像进行采集，最后根据水的红外辐射值与岩体的红外辐射值存在明显差异的现象，分析得出岩体裂隙导水通道的分布情况。
  2. 根据权利要求1所述的探测岩体裂隙导水通道的红外试验方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：
    (1)在未受采动影响的岩体上部直接布置一层水以模拟岩体上部的含水层；
    (2)将红外热像仪安装在支架上，调节红外热像仪的镜头，使其对准岩体的中心位置并暂时固定；
    (3)连接电源和数据线，打开数据处理器、显示屏和红外热像仪；
    (4)观察显示屏所显示的由红外热像仪监测到的岩体的红外图像，并根据显示的红外图像调节红外热像仪和支架的位置，直至显示屏所显示的红外图像规整、清晰，固定此时的红外热像仪和支架，并存储此时的红外图像作为岩体采动前的红外图像；
    (5)对岩体进行采动影响，随着采动影响程度的加大，岩体裂隙发育，位于岩体上部的上渗流进入裂隙；存储此时的红外图像作为岩体采动后的红外图像；
    (6)对岩体采动前后的红外图像进行对比，得出岩体裂隙导水通道的分布情况。
  3. 根据权利要求1所述的探测岩体裂隙导水通道的红外试验方法，其特征在于：对岩体采动前后的红外图像进行对比，得出岩体裂隙导水通道的分布情况，具体包括如下步骤：
    ①分别对岩体采动前后的红外图像采用小波阈值降噪方法进行降噪，采用函数ddencmp获取降噪默认值，具体为：使用函数wdencmp作为二维小波降噪的导向函数，并采用db3基本小波将图像分解为3层，获取db3基本小波分解后各层的小波系数，对大于或小于阈值的小波系数分别进行处理，利用处理后的小波系数重构出降噪后的图像；
    ②对降噪后的岩体采动后的红外图像作出等值线，并与降噪后的岩体采动前的红外图像的等值线进行对比，得出岩体裂隙导水通道的分布情况。
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