一种煤矿充水采空区检测方法

摘要

本发明一种煤矿充水采空区检测方法，所述方法包括：对采空区进行地面上的瞬变电磁法数据采集，获得采空区瞬变电磁法的电压衰减曲线；将电压衰减曲线转换成磁场曲线，并建立瞬变电磁场同虚拟波动场之间的方程式；对所得方程式进行正则化计算求得虚拟波场，并建立瞬变电磁法运动学剖面，根据瞬变电磁法运动学剖面对煤矿含水采空区进行直接解释。通过理论模型的计算和首次山西某地采空区实测资料处理结果表明该方法对目标体成像有效、实用，解释结果直观可靠。检测结果得到钻孔的很好验证。

主权项

1.一种煤矿充水采空区检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：对采空区进行地面上的瞬变电磁法数据采集，获得电压衰减曲线及同所述电压衰减曲线相对应的磁场曲线；建立瞬变电磁场同虚拟波场之间的方程式，所依据的公式如下：$f(x,y,z,t)=\frac{1}{2\sqrt{\pi t^3}}{\int }_0^{\infty }{\mathrm{\tau e}}^{-\frac{{\tau }^2}{4t}}u(x,y,z,t)\mathrm{d\tau }.$代表瞬变电磁场的场分量，为所对应的虚拟波场，τ为与瞬变电磁场的时间t相对应的虚拟波场时间；利用Tikhonov正则化理论对所述瞬变电磁场同虚拟波场之间的方程式进行正则化计算，并将所述的方程式转换为不适定问题的正则化方程，其表达式为：$(A^{T}A+\alpha \left(\delta \right)I)·U=A^{T}F.$其中，F为瞬变电磁场值，U为波场值，α(δ)为正则化参数，A为系数矩阵，A^T为系数矩阵的转置矩阵，所述的采用分段正则化算法获取瞬变电磁虚拟波场包括：将瞬变电磁场所对应的虚拟波场时间进行分段，利用优化算法计算出每个时间段在各时间门数下的系数矩阵A，采用基于均方误差最小意义下的吉洪诺夫正则化参数最优化选取方法，通过牛顿迭代格式选出最优的正则化参数，根据所得到的正则化参数α(δ)、系数矩阵A及瞬变电磁场值F求解正则化方程中波场值U的最小二乘近似解；根据虚拟波场建立瞬变电磁法运动学剖面，并对煤矿含水采空区进行直接解释，包括：确定所建运动学剖面在各个同轴相上的虚拟波场突变区域；将各个虚拟波场突变区域进行顺次连接，即得采空区的位置和范围。