一种地质雷达探测顶板离层与事故预警的方法

摘要

本发明公开了一种地质雷达探测顶板离层与事故预警的方法，与现有技术相比，本发明确定了发生顶板事故的最大离层值，运用地质雷达可以对顶板离层进行连续探测，取代了传统打钻孔布置顶板离层指示仪的离散探测方法，地质雷达探测精度高能准确测出顶板离层大小，设定了事故预警阈值能够进行顶板事故预警，为采取有效措施控制或避免事故发生提供有效的判断依据，从而确保顶板安全性，避免了顶板事故的发生，该方法将有非常广泛的应用和推广前景。

主权项

一种地质雷达探测顶板离层与事故预警的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）根据待测试工作面地质信息，根据工作面柱状计算直接顶厚度h与其上覆岩层载荷q，对直接顶岩体做物理力学参数测试实验得到弹模E，根据工作面现场布置计算直接顶跨度L与控顶距l，根据公式计算得到直接顶惯性矩I；（2）将工作面直接顶简化为简支梁，根据简支梁的挠曲线方程，在直接顶的跨度中点可计算得到最大离层值wmax为当离层值大于等于最大离层值时直接顶将破断导致顶板事故的发生；（3）根据MAXWELL（麦克斯韦）波动理论，电磁波在真空中传播速度和光速一样的，在直接顶中传播其波速V和直接顶的相对介电常数ε存在如下关系式中c＝0.3m/ns；（4）采用地质雷达主机记录电磁波从发射到接收由反射界面产生的反射波的时间差△T，其中△T是电磁波从发射到接收的双程旅时，可根据公式V·△T/2计算出反射面的深度；（5）运用地质雷达对顶板离层进行探测，当地质雷达电磁波垂直探测到顶板离层的顶底界面时便会发生反射，假设探测到离层底部反射界面的时间差为△T1，探测到离层顶部反射界面的时间差为△T2，因此可以得到探测的离层值wtest为V·(△T2‑△T1)/2；（6）将地质雷达探测的离层值wtest与理论计算的最大离层值wmax进行比较，设定事故预警阈值T为0.8wmax，即当wtest≥T则可进行顶板事故预警。