【大學】煤礦地質(zhì)信息技術(shù)

第十四章煤礦地質(zhì)信息技術(shù)第一節(jié)礦井物探第二節(jié)數(shù)學地質(zhì)第三節(jié)遙感地質(zhì)

/sundae_meng編輯ppt第十四章煤礦地質(zhì)信息技術(shù)

隨著近年來地質(zhì)信息技術(shù)的應(yīng)用，在煤礦地質(zhì)研究中，豐富了手段，提高了精度和可靠性。為煤礦安全生產(chǎn)提供了保障。第一節(jié)礦井物探

礦井物探方法主要有坑透法、槽波地震、電透視、高密度測深等。一、坑道無線電波透視法（一）原理坑道無線電波透視法是一種地下電磁波法，利用煤巖層電性的差異，老判斷工作面內(nèi)部地質(zhì)異常體的存在。電阻率低的煤巖層對電磁波有強烈的吸收作用，在接收處形成一個訊號低質(zhì)區(qū)，交換接收機和發(fā)射機的位置，圈定訊號低值區(qū)（陰影區(qū)）的位置，即煤巖層異常區(qū)。編輯ppt（二）應(yīng)用坑道無線電波透視法可用于探測陷落柱、巖漿巖侵入體、斷層、煤厚變化等多種地質(zhì)問題。1、定點法：固定發(fā)射機，接收機在不同部位接收訊號。2、同步法：發(fā)射機、接收機分別在運輸巷、回風巷同步運動。兩種方法各有優(yōu)、缺點。在煤礦生產(chǎn)過程中，坑道無線電波透視法取得了良好的效果，解決了許多實際問題，為煤礦企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟效益?？拥罒o線電波透視法的發(fā)展：坑透儀向著大透距、智能化、CT成套技術(shù)的方向發(fā)展。電透視就是在坑道無線電波透視儀的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。二、槽波地震法煤層與圍巖相比，其密度要小得多，所以，地震波的傳播速度在煤層中較低，形成一個明顯的低速槽。編輯ppt

在煤層中激發(fā)的地震波，一部分在頂?shù)捉缑嫔喜粩喑霈F(xiàn)全反射，煤層頂、底板是平行的，全反射就在頂?shù)装褰缑骈g多次反復(fù)進行，從而形成一個沿煤層向遠方傳播的特殊波－－槽波。槽波不同界面時，發(fā)生波的反射和透射，利用槽波的這種變化，確定分界面的位置及規(guī)模－－槽波法的原理。槽波法的分類：1、透射波法在同一煤層的兩條巷道中，分別激發(fā)和接收槽波。根據(jù)槽波的強弱及速度變化，確定兩條巷道間有無構(gòu)造異常存在。透射距離可達1000m，準確率80％以上。2、反射波法在同一條巷道中，布置激發(fā)點和接收點，槽波遇到分界面時，根據(jù)槽波反射信號的速度和時間，確定界面的位置。編輯ppt

特點：可超前探測。探測距離可達400m，準確率63％以上。實際工作中，上述兩種方法綜合運用，效果更佳。三、地質(zhì)雷達定向發(fā)射的高頻電磁波，在傳播過程中遇到界面時，將發(fā)生反射，根據(jù)接收到的反射波到達的時間及傳播速度，確定地質(zhì)體的位置，根據(jù)反射波的特性，進行目標識別。地質(zhì)雷達是超前探測的有效工具，探測距離40m。即可垂直探測，也可水平探測。精度高，目標分辨率>0.5m。在井下可用于探測斷層、陷落柱、巖漿侵入體。四、其它物探方法1、瑞利波探測法屬于一種淺層地質(zhì)勘探，其理論解譯有待進一步加強。2、電磁場頻率測深法屬于交流電法勘探。還有高分辨率地震勘探、高密度測深勘探等方法。編輯ppt第二節(jié)數(shù)學地質(zhì)

數(shù)學地質(zhì)是地質(zhì)學與數(shù)學間的邊緣性學科，用數(shù)學方法研究地質(zhì)問題，解決地質(zhì)問題。一、多元統(tǒng)計分析以大量隨機為研究對象的數(shù)學方法。研究程序：收集、整理地質(zhì)數(shù)據(jù)選擇數(shù)學模型計算機處理整理結(jié)果地質(zhì)解譯多元統(tǒng)計方法較多，如（1）地質(zhì)屬性的分析和綜合：回歸分析、聚類分析、因子分析；（2）地質(zhì)特征的空間分布：趨勢面分析、單位向量場分析；（3）地質(zhì)變量的時間變化：概型分析、時間序列分析；（4）地質(zhì)變量的空間相關(guān)：用于礦石品位及礦床儲量的一種統(tǒng)計分析方法。

編輯ppt二、煤礦常用的多元統(tǒng)計分析方法（一）回歸分析若要處理兩個變量X、Y之間的關(guān)系用一元線性回歸分析，其數(shù)學模型：Y=β0+β1X（β0、β1—常數(shù)）給定一組實測數(shù)據(jù)，用最小二乘法求解β0、β1

的值。得到一元線性回歸方程：?＝a＋bX

每組實測的數(shù)據(jù)（Xi、Yi），均可由上式確定一個回歸值?，Yi

、?的離差平方和Q（a，b）＝Σ(yi－?i)2反映了全部觀測值與回歸直線的偏離程度?；貧w方程確定以后，要進行檢驗，看是否具有實際意義。在實際問題中，因變量y往往與多個自變量有關(guān)，可利用多元回歸分析，但計算過程要復(fù)雜。（二）趨勢面分析利用趨勢面分析，可以將區(qū)域性的變化規(guī)律與局部變化分開，有利于問題的研究和解決。編輯ppt

例如：利用趨勢面分析地質(zhì)構(gòu)造：每一個見煤點（鉆孔、巷道）有一組煤層標高Z、平面坐標（x、y），構(gòu)成一組空間數(shù)據(jù)（xi、yi、zi），其趨勢面方程：

?＝a0＋a1x＋a2y

用最小二乘原理，求出a0、a1、a2，從而確定趨勢面方程。上式為二維一次方程，還可以求二次、三次、四次….趨勢面方程。方程要進行檢驗。用趨勢面圖分析全井田或礦區(qū)的煤層賦存狀況、標高等，用偏差圖解釋局部異常（往往是構(gòu)造發(fā)育部位）。一般情況下，趨勢面方程次數(shù)越高，與實際擬合越好，但要看P＋1次趨勢面對P次趨勢面有無新的貢獻（即回歸效果是否顯著）若無貢獻，就無需進行P＋1次趨勢面分析。數(shù)學地質(zhì)方法還有聚類分析、判別分析等。編輯ppt

第三節(jié)遙感地質(zhì)

一、概述（一）遙感技術(shù)1、概念：以現(xiàn)代技術(shù)手段對目標進行遙遠感知的整個過程－－遙感技術(shù)。廣義的遙感技術(shù)：利用電磁輻射信息（發(fā)射、吸收、反射）、力場信息（重力、磁力）和機械波信息（地震波、聲波）對目標物進行識別和探測。狹義遙感技術(shù)：電磁波輻射遙感技術(shù)。遙感的方式有兩種：被動遙感：接收目標物反射太陽輻射或自身發(fā)射的電磁波。根據(jù)其信息特征來識別目標物性質(zhì)的遙感技術(shù)，如：攝影、攝像、紅外掃描等。編輯ppt

主動遙感：接收目標物反射人工輻射的電磁波。并根據(jù)其信息特征來識別目標物性質(zhì)的遙感技術(shù)，如：機載測試、雷達等。遙感利用目標物反射發(fā)射的電磁波波譜范圍：紫外、可見光、紅外線及部分微波。2、遙感技術(shù)系統(tǒng)的組成（1）星載系統(tǒng)：信息接收系統(tǒng)。由遙感平臺（裝載傳感器的運載工具）和傳感器組成。根據(jù)遙感平臺的性質(zhì)不同，遙感技術(shù)可分為：A航空遙感：遙感平臺為飛機、氣球。B航天遙感：遙感平臺為衛(wèi)星。C地面遙感：遙感平臺為地面遙感車。傳感器為接收電磁波的儀器，包括攝像機、多波段攝影儀、掃描儀、側(cè)式雷達等。（2）地面系統(tǒng)：遙感信息接收和預(yù)處理系統(tǒng)。編輯ppt（3）用戶系統(tǒng)：遙感信息分析解釋系統(tǒng)3、遙感的物理基礎(chǔ)不同的地質(zhì)體因物質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，它們發(fā)射、吸收、反射和透射電磁波的特征也不同，利用這些特征來分析、判斷地質(zhì)體的存在，這就是遙感地質(zhì)的物理基礎(chǔ)。（二）遙感地質(zhì)遙感技術(shù)和遙感資料載地質(zhì)工作中的應(yīng)用—遙感地質(zhì)。1、鑒定巖石種類：不同的巖石反射和反射電磁波不同，具體表現(xiàn)為影像的色調(diào)和密度的差