礦井物探超前探測(cè)數(shù)據(jù)采集與處理方法

羅志龍，龔 珺

（1.江西省地質(zhì)調(diào)查研究院，江西 南昌 330030；2.江西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，江西 南昌 330000）

礦井物探超前探測(cè)方法是在礦井巷道中探查周圍空間不同形態(tài)、不同位置的地質(zhì)構(gòu)造的礦井物探發(fā)方法之一。礦井探測(cè)工作中工作環(huán)境更加艱苦，數(shù)據(jù)的采集要在高溫、高濕及高噪音的環(huán)境中完成，因此探測(cè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度較大。同時(shí)探測(cè)工作面的空間狹窄業(yè)限制了傳統(tǒng)探測(cè)方法的布置和探測(cè)裝備的安裝，從而在一定程度上影響探測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確定。隨著礦山開采逐漸向深部發(fā)展，更高的地應(yīng)力、地溫及水壓對(duì)工作面的探測(cè)提出了更加嚴(yán)格的高要求、如何快速、安全、準(zhǔn)確的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理是超前探測(cè)方法中最重要的環(huán)節(jié)之一。本文通過對(duì)其數(shù)據(jù)采集及處理方法進(jìn)行研究，為提高超前探測(cè)的探測(cè)精度提供幫助。

1 礦井物探超前探測(cè)數(shù)據(jù)采集

礦井物探超前探測(cè)主要是在巷道中利用直接或間接的方式向巷道掘進(jìn)方向進(jìn)行探測(cè)，對(duì)于超前探測(cè)數(shù)據(jù)采集可分為三種，分別是數(shù)據(jù)定位、圖形影像資料數(shù)字化及常規(guī)測(cè)量數(shù)據(jù)采集，下面對(duì)這三種方法分別進(jìn)行研究說明。

1.1 數(shù)據(jù)定位

對(duì)數(shù)據(jù)的定位可借助全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)完成，這種數(shù)據(jù)信息采集的技術(shù)具有更高的精準(zhǔn)度和更優(yōu)良的效益。根據(jù)衛(wèi)星定位的特點(diǎn)可將采集的數(shù)據(jù)信息分為直接數(shù)據(jù)信息和用戶數(shù)據(jù)信息[1]。直接數(shù)據(jù)信息是利用定位技術(shù)對(duì)礦井巷道中地形等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，由于礦井周圍的邊界數(shù)據(jù)成現(xiàn)狀分布，因此可以根據(jù)邊長的長短情況靈活運(yùn)用定位技術(shù)中的靜態(tài)和快速靜態(tài)對(duì)邊界數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，提高數(shù)據(jù)采集的精準(zhǔn)度。對(duì)于用戶數(shù)據(jù)信息的采集可利用定位技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)信息獲取，保證測(cè)量模式與精準(zhǔn)度與定位技術(shù)匹配，對(duì)于不同的坐標(biāo)系統(tǒng)可以通過轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)坐標(biāo)變換投影等方式實(shí)現(xiàn)超前探測(cè)要求的數(shù)據(jù)形式。

1.2 圖形影像資料數(shù)字化

礦井物探超前探測(cè)方法所需的數(shù)據(jù)資料還可以通過現(xiàn)有的資料進(jìn)行采集，在對(duì)應(yīng)城市及礦產(chǎn)企業(yè)中保留著大量的不同時(shí)間、不同比例的礦井地形圖、地質(zhì)圖及影像資料等，將這些資料進(jìn)行數(shù)字化處理也是構(gòu)成超前探測(cè)的重要數(shù)據(jù)源之一。對(duì)于現(xiàn)有的圖形資料信息可通過掃面數(shù)字化和手扶跟蹤數(shù)字化的方式轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)；對(duì)于現(xiàn)有的影響資料可通過掃描數(shù)字化的方式完成，從而為超前探測(cè)提供數(shù)據(jù)信息。

1.3 常規(guī)測(cè)量數(shù)據(jù)采集

常規(guī)測(cè)量數(shù)據(jù)采集主要是針對(duì)各種類型的經(jīng)緯測(cè)量儀器、電子速測(cè)儀器等設(shè)備，通過設(shè)備現(xiàn)實(shí)的數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)終端轉(zhuǎn)換為數(shù)字的形式進(jìn)行自動(dòng)的記錄礦井中巷道的各項(xiàng)參數(shù)信息，并通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸和存儲(chǔ)[2]。同時(shí)，對(duì)于礦井周圍資源及環(huán)境的數(shù)據(jù)信息需要采用相應(yīng)的地球物理和地球化學(xué)手段進(jìn)行觀測(cè)，并將采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集，繪制成相應(yīng)的數(shù)據(jù)表格、數(shù)據(jù)曲線。

2 礦井物探超前探測(cè)數(shù)據(jù)處理方法

運(yùn)用礦井物探超前探測(cè)采集到的數(shù)據(jù)信息需要進(jìn)行相應(yīng)的處理才能運(yùn)用到探測(cè)當(dāng)中，其處理過程主要包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、文件生成、深度反演和結(jié)果校驗(yàn)四個(gè)步驟，下面分別對(duì)著四個(gè)步驟進(jìn)行研究，并將具體的操作步驟進(jìn)行說明。

2.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

由于礦井中環(huán)境較地面更加復(fù)雜，干擾因素更多，在大多數(shù)情況下采集到的數(shù)據(jù)質(zhì)量較差。因此，應(yīng)當(dāng)在盡可能排除施工干擾的情況下，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理是十分重要的。通過上文采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理主要是對(duì)原始數(shù)據(jù)信息進(jìn)行讀取，再通過相應(yīng)計(jì)算得到準(zhǔn)確的超前探測(cè)所需的數(shù)據(jù)信息。預(yù)處理的具體操作步驟為：首先選擇所需的數(shù)據(jù)信息類型，并從相應(yīng)的文件格式中提??；其次將原始文件資料打開，并保存在相應(yīng)位置，通過相應(yīng)的軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并在文件名中標(biāo)注具體的日期、相關(guān)類型參數(shù)符號(hào)等。

2.2 生成文件

在完成數(shù)據(jù)預(yù)處理后還要將相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息生成固定的文件格式，方便探測(cè)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的信息記錄輸入正確的參數(shù)信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)礦井?dāng)嗝娴纳?。具體的操作步驟為：首先選擇經(jīng)過預(yù)處理后的數(shù)據(jù)所在的文件夾；將其存儲(chǔ)為斷面文件，并將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)資料形成規(guī)定路徑的斷面文件；設(shè)定對(duì)應(yīng)的參數(shù)信息，例如提取數(shù)據(jù)中的點(diǎn)數(shù)、測(cè)量點(diǎn)間距、起始點(diǎn)位置、間隔距離等；完成斷面文件生成。

2.3 深度反演

為了進(jìn)一步保證超前探測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，還需對(duì)生成的斷面文件進(jìn)行深度反演。在文件中輸入對(duì)應(yīng)的巷道面積、起始點(diǎn)轉(zhuǎn)換及轉(zhuǎn)換測(cè)點(diǎn)數(shù)量等基本參數(shù)信息，并對(duì)應(yīng)其保存格式進(jìn)行保存，完成高效的深度反演[3]。具體的反演步驟為：首先將斷面文件打開，軟件會(huì)自動(dòng)生成相應(yīng)的斷面測(cè)點(diǎn)數(shù)值；輸入相應(yīng)轉(zhuǎn)換參數(shù)；將深度斷面文件存儲(chǔ)，并將轉(zhuǎn)換后的文件保存在指定的路徑當(dāng)中；完成對(duì)數(shù)據(jù)的深度轉(zhuǎn)換。

2.4 結(jié)果校驗(yàn)

由于在數(shù)據(jù)采集的過程中，會(huì)受到礦井巷道中金屬物質(zhì)的電磁場(chǎng)干擾以及人為的施工影響，導(dǎo)致深度反演后的探測(cè)結(jié)果與實(shí)際的探測(cè)深度可能會(huì)存在較大的誤差，因此為了保證探測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，還需要將其與實(shí)際的實(shí)驗(yàn)及地質(zhì)資料進(jìn)行校正。再將校正后的準(zhǔn)確結(jié)果進(jìn)行保存。具體的校驗(yàn)步驟為：將深度反演的文件打開，通過軟件自動(dòng)生成測(cè)點(diǎn)數(shù)；結(jié)合礦井現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際地質(zhì)資料輸入對(duì)應(yīng)的起始和終止參數(shù)；保存對(duì)應(yīng)路徑的深度斷面文件；完成探測(cè)結(jié)果校驗(yàn)。

3 結(jié)語

通過礦井物探超前探測(cè)可以實(shí)現(xiàn)礦井物探遠(yuǎn)程的施工設(shè)計(jì)和對(duì)物探資料的實(shí)時(shí)在線分析，并在一定程度上預(yù)測(cè)礦山生產(chǎn)結(jié)果，克服了傳統(tǒng)物探中工作人員人數(shù)及經(jīng)驗(yàn)的不足，以及技術(shù)的時(shí)效性差等問題。充分發(fā)揮技術(shù)人員與先進(jìn)技術(shù)各自的優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)產(chǎn)前探測(cè)的快速發(fā)展。