第八章 地质信息的获取技术.ppt

第二节 常见的煤矿地质信息探测技术 一、矿井物探 （一）坑道无线电波透视法 １.方法原理 　　坑道无线电波透视法是一种地下电磁波法。这种方法是将高频发射机置于坑道中，由它发射的高频电磁波在地下岩层中传播时，由于各种岩、矿石电性（电阻率、介电常数等）不同，它们对电磁波能量的吸收作用有一定的差异，电阻率低的岩、矿石对电磁波能量吸收作用大；相反，则吸收作用小。另外，断层界面、岩石断裂面，能够对电磁波产生折射、反射和散射等作用，也会造成电磁波能量的损耗。导水断裂带还能强烈吸收电磁波。 ２.应用　　应用坑道无线电波透视法能圈定出正常区和异常区，能够发现和探明引起电性变化的多种地质构造，尤其是高、中电阻率煤层中的地质异常体。具体包括：较准确圈定工作面内陷落柱的位置、形状、和大小；圈定工作面中断层的分布范围及尖灭点的位置；探测工作面内煤层厚度变化范围及某些火成岩体等。 (二)槽波地震法１.方法原理　　槽波是只在煤层中传播的地震波，也叫煤层波或导波。在煤层中传播的槽波，遇到两种不同介质的分界面时，将发生波的反射及透射，探测槽波的这种变化，即可确定分界面的位置及规模大小。２.分类a.透射波法b.反射波法 ３.应用　　实践证明，我国大多数煤矿的煤层和顶底板岩石的物性条件均能形成良好的波导层，适于应用槽波地震法勘探技术，在勘探断层、冲刷带、陷落柱等地质小构造方面，成功率86%以上。 （三）地质雷达法１.方法原理　　雷达天线定向发射的高频电磁波在介质中传播，若在传播路径上遇到两种不同介质的分界面时将发生反射，雷达的接受天线可将反射波接受。根据反射波的到达时间及介质中的电磁波传播速度，即可确定地质体的位置。再根据反射波的特性，进行目标识别。 ２.应用　　地质雷达仪适宜在高阻层状介质中使用。石灰岩和中等变质程度的煤层中应用此方法效果尤为理想。它在煤矿井下可用于探测断层、陷落柱、老窖、断裂带、火成岩侵入体等。 （四）其它方法简介 １.瑞利波探测法 　　它是地震勘探的一个分支。其实质是根据不同振动频率的瑞利波沿深度方向衰减的差异，通过测量各频率成分（反映不同深度）瑞利波的传播速度来探测不同深度煤、岩层及其中的断层、空洞、老窖、喀斯特洞穴等地质异常体。 ２.磁偶源电磁频率测深法 　　是电磁频率测深方法中的一种，属于交流电法勘探。它是以岩矿石的电导率、磁导率和介电常数的差异为物理基础，利用电磁感应的趋肤效应，即高频电磁场穿透浅、低频电磁场穿透深的规律，通过改变电磁场频率进行测深，而不是像直流电法勘探那样通过改变供电电极距来改变探测深度。 二、数学地质 从量的方面来研究和解决地质学中的实际问题，主要是对矿体的数学特征、几何特征、空间特征、结构特征等进行数学统计，定量预测地质构造及其变化规律，判别各种地质信息参数之间的相互关系。应用统计学原理，借助计算机进行数据处理，从量的方面研究地质学问题的数学方法，称为数学地质。 地质信息一般是复杂多变的不规则信息，选用合适的地质参数和合适的数据处理方法是地质量化预测的成败关键。当地质信息难以用数字表达清楚时，采用形象直观的图解法，用于某具体参数的趋势预测，或用于一类参数的预测和各类参数间关系的判别预测等。数学地质工作方法要求进行大量的数据收集、处理、计算、分析，电子计算机的广泛应用，使这一方法变为快捷可能。 数据处理的步骤是：首先把收集到的地质数据根据工作目的的要求进行分析整理，选择合适的数学模型，编制计算机程序(已有应用软件供选用)，输入数据进行计算机处理，对处理结果进行整理。最后进行地质解释，确定某些地质参数的总体规律和分布趋势，以及各种地质因素间的相互关系等。 1．回归分析 一元线性回归分析 多元回归分析 逐步回归分析 2．趋势面分析 趋势面分析根据自变量个数的不同，分为一维、二维、三维趋势面分析；根据多项式最高阶数分为一次、二次、三次等 3．聚类分析聚类分析是根据变量之间的相似性将其逐一归类成组，得到一个反映变量间亲疏程度的自然谱系图 聚类分析的方法与步骤是： ①根据地质研究的需要，取样并进行分析化验，获得聚类分析的原始数据； ②对原始数据进行规格化处理，消除不同数据量级和量纲的影响，变成相对一致的数据； ③根据研究分类的对象，选择并计算相似性统计量，获得初始相似系数距阵； ④由初始相似性距阵出发，归并点并绘制谱系图； ⑤选择相似水平，确定研究对象的类型划分。聚类分析多用于古生物学或岩矿化学成分分类等。也称簇分析、点群分析。 4．判别分析 在地质工作中，经常遇到对研究对象进行分类的问题，如确定一块岩石标本属于哪一类，一套地层应属于哪一个时代，某一煤层应属哪一个层位，一个古生物属于哪个种属等等，判别分析就是解决这类问题的数学分类方法。其基本思想是：将研究对象(某一个体)的各种地质特征同