[實用新型]一種地層測定模擬裝置

有效

• 申請號: 201220400764.6
• 申請日: 2012-08-13
• 公開（公告）號: CN202886623U
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 李全生;朱國維;張建民;張凱
• 申請（專利權）人: 中國神華能源股份有限公司;中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G01V3/12
• 分類號: G01V3/12
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 王昭林;金璽

技術領域

本實用新型涉及一種地層測定模擬裝置。

背景技術

在煤礦開采之前，需要對當地的地層情況進行檢測，目前主要采用地質雷達技術，通過天線向地下發射寬頻帶雷達波，遇到波阻抗分界面就產生反射，通過分析反射信號能量變化達到解釋地下目標體的目的。

如果雷達發射的寬頻雷達波入射到尺寸較波長小得多的障礙物時，即發生散射現象。雷達波在破碎區域內傳播時，破碎區內的小截面將產生大量散射波，而接收天線接收到的是散射波的干涉信號，在散射區域內雷達波處于無源散射狀態，每個散射區均有自身散射主頻，破碎區域散射主頻高于介質連續區域；而雷達波在空腔體內傳播時，由于不存在散射和反射，接收到的主要以儀器本身的低頻漂移和天線之間的微弱振蕩信號為主，頻率成份較低。因此針對地下開采破碎區域探測，既可以從反射信號的能量變化角度進行解釋（直接解釋），也可以從信號在介質傳播過程中的頻譜變化進行解釋（間接解釋）。

譜分析方法分為兩大類：非參數化方法和參數化方法。非參數化譜分析（如周期圖法）又叫經典譜分析，其主要缺陷是頻率分辨率低；而參數化譜分析又叫現代譜分析，它具有頻率分辨率高的優點。現代譜中的ARMA（自回歸-滑動平均模型）譜分析是一種現有的建模方法，即通過對平穩線性信號過程建立模型來估計功率譜密度，能在低信噪比時提取信號特征，用現代譜中的ARMA譜分析破碎區域的響應特征具有更高的分辨率。但在進行ARMA譜分析之前，需要了解各地層對ARMA譜的影響。

因此，為了能夠利用高分辨率的ARMA譜分析技術進行地質測定，有必要提供一種地質測定的模擬裝置。

實用新型內容

本實用新型的內容是提供一種地層測定模擬裝置，方便利用ARMA譜分析方法，提高地層測定的精度。

為實現上述目的，本實用新型采取了如下的技術方案：

本實用新型的地層測定模擬裝置包括原地層、空洞松散回填層、碎石回填層和干燥鋸末層。所述原地層為正常地層中的一塊長方體形區域，在所述原地層右上部設有長方體形缺口，在所述缺口底端設有干燥鋸末層，在所述缺口中的所述干燥鋸末層上方設有所述空洞松散回填層和所述碎石回填層，所述空洞松散回填層和所述碎石回填層并排將所述缺口填滿。所述空洞松散回填層的材料為松散土，所述碎石回填層的材料為碎石。所述原地層、空洞松散回填層、碎石回填層和干燥鋸末層分別模擬正常地層、空洞松散區、地下巖層破碎區和地下水，通過各地質層在雷達波反射后對ARMA譜的影響，判斷出雷達波所測定的地層的地質情況。

優選地，所述空洞松散回填層、碎石回填層和干燥鋸末層均為長方體，以便于更為準確地分析各不同地層對ARMA譜的影響情況。

優選地，所述空洞松散回填層的寬度為0.8m-1.2m，進一步優選為1.0m；所述碎石回填層寬度為1.0m-1.4m，進一步優選為1.2m；所述空洞松散回填層和所述碎石回填層的厚度為1.5m-2.5m，進一步優選為2.0m；所述干燥鋸末層厚度為10cm-30cm，進一步優選為20cm。

由于模擬反射裝置模擬了待開采區域的各種地層情況，經過分析可得出各地層對ARMA譜密度的影響，從而在用地質雷達對待開采區域進行地質觀測時，能夠更加準確地判斷出地層分布情況。

附圖說明

圖1為本實用新型的縱向剖面視圖。

具體實施方式

在待開采區域的地層一般包括正常地層、破碎帶和塌陷松散區，為模擬這三種地層對雷達波的ARMA譜密度的影響，設計出了如圖1所示的地層測定模擬裝置2。地層測定模擬裝置2包括原地層21、空洞松散回填層22、碎石回填層23和干燥鋸末層24，分別模擬正常地層、空洞松散區、地下巖層破碎區和地下水。原地層21為待觀測區域的正常地層中的一個長方體區，在原地層21的右上部設有一長方體形缺口，在所述缺口底端鋪設干燥鋸末層24，在所述缺口的干燥鋸末層24上方，長方體形的空洞松散回填層22和碎石回填層23并排將所述缺口填滿。