矿井物探超前探测数据采集与处理方法

2019-02-09罗志龙

世界有色金属 2019年21期

罗志龙，龚珺

（1.江西省地质调查研究院，江西南昌 330030；2.江西省地质环境监测总站，江西南昌 330000）

矿井物探超前探测方法是在矿井巷道中探查周围空间不同形态、不同位置的地质构造的矿井物探发方法之一。矿井探测工作中工作环境更加艰苦，数据的采集要在高温、高湿及高噪音的环境中完成，因此探测人员的劳动强度较大。同时探测工作面的空间狭窄业限制了传统探测方法的布置和探测装备的安装，从而在一定程度上影响探测结果的准确定。随着矿山开采逐渐向深部发展，更高的地应力、地温及水压对工作面的探测提出了更加严格的高要求、如何快速、安全、准确的进行数据采集和处理是超前探测方法中最重要的环节之一。本文通过对其数据采集及处理方法进行研究，为提高超前探测的探测精度提供帮助。

1 矿井物探超前探测数据采集

矿井物探超前探测主要是在巷道中利用直接或间接的方式向巷道掘进方向进行探测，对于超前探测数据采集可分为三种，分别是数据定位、图形影像资料数字化及常规测量数据采集，下面对这三种方法分别进行研究说明。

1.1 数据定位

对数据的定位可借助全球卫星定位系统完成，这种数据信息采集的技术具有更高的精准度和更优良的效益。根据卫星定位的特点可将采集的数据信息分为直接数据信息和用户数据信息[1]。直接数据信息是利用定位技术对矿井巷道中地形等数据信息进行采集，由于矿井周围的边界数据成现状分布，因此可以根据边长的长短情况灵活运用定位技术中的静态和快速静态对边界数据进行采集，提高数据采集的精准度。对于用户数据信息的采集可利用定位技术进行实时的动态信息获取，保证测量模式与精准度与定位技术匹配，对于不同的坐标系统可以通过转换基准坐标变换投影等方式实现超前探测要求的数据形式。

1.2 图形影像资料数字化

矿井物探超前探测方法所需的数据资料还可以通过现有的资料进行采集，在对应城市及矿产企业中保留着大量的不同时间、不同比例的矿井地形图、地质图及影像资料等，将这些资料进行数字化处理也是构成超前探测的重要数据源之一。对于现有的图形资料信息可通过扫面数字化和手扶跟踪数字化的方式转化为数据；对于现有的影响资料可通过扫描数字化的方式完成，从而为超前探测提供数据信息。

1.3 常规测量数据采集

常规测量数据采集主要是针对各种类型的经纬测量仪器、电子速测仪器等设备，通过设备现实的数据记录及数据终端转换为数字的形式进行自动的记录矿井中巷道的各项参数信息，并通过计算机实现对数据的传输和存储[2]。同时，对于矿井周围资源及环境的数据信息需要采用相应的地球物理和地球化学手段进行观测，并将采集到的数据信息进行收集，绘制成相应的数据表格、数据曲线。

2 矿井物探超前探测数据处理方法

运用矿井物探超前探测采集到的数据信息需要进行相应的处理才能运用到探测当中，其处理过程主要包括数据预处理、文件生成、深度反演和结果校验四个步骤，下面分别对着四个步骤进行研究，并将具体的操作步骤进行说明。

2.1 数据预处理

由于矿井中环境较地面更加复杂，干扰因素更多，在大多数情况下采集到的数据质量较差。因此，应当在尽可能排除施工干扰的情况下，对数据进行预处理是十分重要的。通过上文采集到的数据信息进行相应的预处理主要是对原始数据信息进行读取，再通过相应计算得到准确的超前探测所需的数据信息。预处理的具体操作步骤为：首先选择所需的数据信息类型，并从相应的文件格式中提取；其次将原始文件资料打开，并保存在相应位置，通过相应的软件对数据进行处理，并在文件名中标注具体的日期、相关类型参数符号等。

2.2 生成文件

在完成数据预处理后还要将相应的数据信息生成固定的文件格式，方便探测人员根据现场的信息记录输入正确的参数信息，从而实现对各个矿井断面的生成。具体的操作步骤为：首先选择经过预处理后的数据所在的文件夹；将其存储为断面文件，并将预处理后的数据资料形成规定路径的断面文件；设定对应的参数信息，例如提取数据中的点数、测量点间距、起始点位置、间隔距离等；完成断面文件生成。

2.3 深度反演

为了进一步保证超前探测结果的准确性，还需对生成的断面文件进行深度反演。在文件中输入对应的巷道面积、起始点转换及转换测点数量等基本参数信息，并对应其保存格式进行保存，完成高效的深度反演[3]。具体的反演步骤为：首先将断面文件打开，软件会自动生成相应的断面测点数值；输入相应转换参数；将深度断面文件存储，并将转换后的文件保存在指定的路径当中；完成对数据的深度转换。

2.4 结果校验

由于在数据采集的过程中，会受到矿井巷道中金属物质的电磁场干扰以及人为的施工影响，导致深度反演后的探测结果与实际的探测深度可能会存在较大的误差，因此为了保证探测结果的准确性，还需要将其与实际的实验及地质资料进行校正。再将校正后的准确结果进行保存。具体的校验步骤为：将深度反演的文件打开，通过软件自动生成测点数；结合矿井现场的实际地质资料输入对应的起始和终止参数；保存对应路径的深度断面文件；完成探测结果校验。